Brevet FR2409910A1 — publié le 19790622

La presente invention concerne un circuit de pressurisation d'air pour cabine d'aéronef Les cabines d'aéronefs propulsés par moteurs à turbine à gaz sont généralement pressurisées à l'aide d'air préleva sur un ou plusieurs des moteurs de l'aéronef . Cet air est conduit à travers un échangeur de chaleur en vue d'abaisser sa température avant de traverser un dispositif appelé bloc de réglage d'environnement approprié tant à le filtrer qu'à en fixer la température et l'hu- midité aux niveaux souhaités .En quittant le bloc de réglage d'environnement, l'air pénètre dans la cabine de l'aéronef qu'il sert à pressuriser et à pourvoir en air respirable pour les occupants de la cabine Comme l'air fourni à la cabine de l'aéronef est prélevé dans l'atmosphère dans laquelle se déplace ce dernier, il y a risque que des éléments contaminants éventuels présents dans cette atmosphère ne pénètrent dans cette cabine, un des éléments les plus nocifs étant l'ozone que l'on rencontre généralement en dessus de la tropopause Où sa concentration varie selon la longitude terrestre et les saisons . D'une façon générale, les niveaux les plus élevés d'ozone se rencontrent au printemps et dans les régions des pôles nord et sud où sa concentration peut atteindre jusqu'à 1,5 partie par million .Comme on admet généralement que le niveau maximal d'oone tolérable dans l'air respirable est de 0,1 partie par million, il est évident que, dans certaines circonstances, des proportions anormalement élevées d'ozone peuvent être contenues dans l'air fourni pour la pressurisation des cabines d'aéronefs . L'ozone se décompose assez facilement en oxygène et l'on pense que cette décomposition se produit dans l'air au moment où il est chauffé par les compresseurs des moteurs et mené dans le circuit de pressurisation de la cabine avant de pé nétrer dans cette dernière .Toutefois, il est probable que 50 fi seulement environ de l'ozone traversant le circuit de pressuri sation de cabine se décompose en oxygène, le complément pénétrant dans la cabine dont il contamine l'atmosphère La présente invention a pour objet de réaliser un circuit de pressurisation d'air de cabine d'aéronef dans lequel une fraction importante de l'ozone venant à traverser ce circuit se décomposera en oxygène Le circuit de pressurisation d'air, conforme à l'invention, pour l'alimentation des cabines d'aéronefs en air pressurisé, comprend au moins une partie contenant une structure poreuse que devra traverser essentiellement la totalité de l'air parcourant ce circuit, cette structure poreuse étant adaptée à présenter une grande surface à cet air et étant en outre enduite d'une substance pouvant catalyser la décomposition de l'ozone en oxygène de façon à assurer la transformation en oxygène de l'ozone que pourrait contenir cet air En offrant donc une structure poreuse à l'air traversant le circuit de pressurisation d'air de cabine, on présente à cet air une plus grande surface que dans un circuit de pressurisation d'air ne comportant pas de structure poreuse .Cette surface plus étendue, conjointcment avec l'enduit catalyseur déposé sur elle, augmente considérablement le taux de décomposition de l'ozone éventuellement présent dans l'air La substance propre à catalyser la décomposition d'ozone en oxygène pourra comporter de l'argent ou du platine La s rupture poreuse pourra être de nature métallique ou non mégallique mais on préfèrera employer une structure poreuse métallique du fait qu'elle a tendance à mieux résister aux contraintes vibratoires que ne peuvent le faire, par exemple, les structures céramiques . Si la structure poreuse est métallique, elle pourra avoir la forme dune matière métallique multicellulaire, mais elle pourra également avoir la forme d'un treillis métallique De préférence, la ou les parties contenant la structure poreuse seront disposées dans le circuit de pressurisation d'air de façon que l'air prélevé sur le compresseur du moteur à turbine à gaz traverse cette structure poreuse avant d'entre refroidi dans 1 changeur de chaleur dudit circuit, de façon que la température de l'air comprimé augmente la vitesse à laquelle l'ozone présent dans l'air sera transformé en oxygène à l'intérieur de la structure poreuse l'invention est décrite ci-après en détail en se référant à un exemple préféré, non limitatif, de réalisation représcté sur les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un moteur à turbine à gaz équipé d'un circuit de pressurisation d'air de cabine selon l'invention - la figure 2 est une représentation schématique d'un appareil permettant de tester l'efficacité des circuits de pressurisa tion d'air de cabine selon l'invention ; et - la figure 3 est une représentation graphique des résultats ob tenus avec l'appareil de la figure 2 Le moteur à turbine à gaz 10, represente à la figure 1, comporte un compresseur 11, un appareillage de combustion 12, une turbine 13 et une tuyère d'éjection 14 .Ce moteur fonctionne de façon clastique, l'air comprimé par le compresseur 11 étant mélangé au carburant et brûlé dans l'appareillage de combustion 12, les as chauds produits se détendant dans la turbine 13 et la faisant tourner pour qu'elle entrain à son tour le compresseur 11,-les gaz chauds s'échappant dans l'atmosphère par la tère 14 Une partie de l'air comprimé par le compresseur 11 est soutirée par un conduit 15 . Dans l'exemple représenté, l'air comprimé est prélevé dans la partie de pression intermédiaire du compresseur 11 . L'air prélevé à cet endroit du compresseur est à une température d'environ 150 C .Mais on comprendra que l'air pourrait entre soutiré dans la partie de haute pression du compresseur 11, cas dans lequel sa température serait d'environ 3202 C Le conduit 15 comprend une partie amovible 16, pourvue de flasques, contenant une structure poreuse en alliage de nickel et de chrome, faite de la matière distribuée par la Société Dunlop Lim- ited sous la Marque Déposée "Retimet" . Cette structure métallique poreuse est enduite superficiellement d'une couche d'argent Quand l'air traverse cette structure métallique poreuse, la plus grande partie de l'ozone présent dans l'air se décompose en ox- gène .D'après les auteurs de la présente invention, la décomposition de l'ozone est dùe à une combinaison de la présentation à l'ozone d'une surface étendue, de l'activité catalytique de l'en- duit d'argent, et de l'échauffement de l'air par le compresseur Il En quittant la structure métallique poreuse1 l'air traverse un échangeur de chaleur 17 qui le refroidit, puis un bloc de réglage d'environnement 18 qui le filtre et en fixe la température et l'humidité à des niveaux acceptables pour des cabines d'aéronefs le conduit 15, la partie amovible munie de flasques 16, l'échan- geur de chaleur 17 et le bloc de réglage d'environnement 19 constituent donc un circuit de pressurisation d'air de cabine 19 Pour tester l'activité des structures métalliques poreuses enduites dans la décomposition 'e l'ozone en oxygène, on utilise l'appareil représenté à la figure 2 Cet appareil 20 comprend, dans le sens d'écoulement des az, un g nérateur d'ozone 21, un four de préchauffage 22, un four d'es sais 23, et un ozonemètre 24 . . L'air est introduit dans le générateur d'ozone 21 par un tube d'entrée d'air 25 . Le générateur d'ozone 21 comprend une botte d'aluminium contenant cinq lampes à vapeur de mercure .L'ozone est engendré par l'action de la radiation ultra-violette des lampes sur l'oxygène de l'air L'air est ensuite conduit, par le tube 26, au four de préchauffage 22 qui élève sa température à ?OOo C . L'écoulement d'air se divise ensuite, en parties égales, en deux branches dans une tubulure chemisée 27 avant de pénétrer dans le four d'essais 23 maintenu à une température de 2300 C . 'une l'une des branches, 28, constitue un circuit de référence, tandis que l'autre branche, 29, contient un échantillon 30 de "retimet" enduit d'argent, de 2,5 centimètres de long sur 0,75 centimètres de diamètre .A leur sortie du four d'essais 23, les deux branches 28 et 29 se réunissent en un tube unique 35 . les soupapes 31 et 32 de la branche 28 et les soupapes 33 et 34 de la branche 29 commandent le passage de l'écoulement d'air dans le four d'essais 23 par l'un ou l'autre des conduits 28 ou 29 ou par tous les deux . le tube de sortie 35 se termine par un débitmètre 36 . Le niveau d'ozone dans l'écoulement d'air est déterminé par un ozonemètre 24 alimenté par un tube 37 pouvant soutirer une fraction de l'écoule- ment d'air parcourant le tube 35 On effectue une série d'essais à diverses vitesses d'écoulement pour déterminer l'aptitude de l'échantillon de "retimet" enduit d'argent 30 à décomposer l'ozone en oxygène .On fait d'abord passer l'écoulement d'air par le circuit de référence 28 pour établir les niveaux initiaux d'ozone . Puis Puis on le fait passer par le circuit 29 contenant l'échantillon de "retimet" enduit On répète les essais, une première fois avec un écoulement d'air à une température de 22g C puis une seconde fois avec un échantillon de "retimet" enduit de platine et maintenu à une température de 2300 C Les résultats des divers essais sont représentés par les courbes de 1 figure 3 .Celles-ci montrent que le "retimet" enduit d'argent, maintenu à une température de 2300 C, possède une très grande aptitude à décomposer l'ozone en oxygène, surtout aux faibles vitesses d'écoulement . Egalement très efficace, mais à un degré moindre, est le "retimet" enduit de platine, maintenu à une température de 230ou C et, à un degré encore inférieur, le "retimet" enduit d'argent, maintenu à une température de 222 C Il est évident ue, bien que les résultats des essais ci-dessus montrent l'efficacité des structures poreuses enduites d'argent et de platine à décomposer l'ozone en oxygène, le volume réel de structure poreuse enduite nécessaire pour décomposer une fraction minimale d'ozone dépend de la température et du débit de l'air dans le circuit de pressurisation d'air de cabine envisagé En outre, bien que la présente invention ait été décrite en se référant à des structures poreuses enduites d'argent et de platine, on comprendra qu'elle permet d'employer d'autres- substances capables de provoquer, par catalyse, la décomposition de l'ozone en oxygène REVENDICATIONS 1. Circuit de pressurisation d'air pour l'alirlsentation des cabi nes d'aéronefs en air pressurisé, caractérisé en ce ciu'il com prend au moins une partie contenant une structure poreuse que devra traverser essentiellement la totalité de l'air parcou rant ce circuit, ladite structure poreuse étant adaptée à pré senter une grande surface à cet air et étant en outre superfi ciellement enduite d'une substance pouvant catalyser la diacom- position de l'ozone en oxygène de façon à assurer la trans > or- mation en oxygène de l'ozone que pourrait contenir cet air 2.Circuit de pressurisation d'air selon la Revenruication 1, caractérisé en ee que la substance pouvant catalyser la décom- position de l'ozone en oxygène comprend de l'argent 3. Circuit de pressurisation d'air selon la Revendication 1, caractérisé en ce que la substance pouvant catalyser la décom position de l'ozone en oxygène comprend du platine 4. Circuit de pressurisation d'air selon une quelconque des Re vendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la substance poreuse est métallique 5. Circuit de pressurisation d'air selon une quelconque des Re vendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que la substance poreuse est céramique 6.Circuit de pressurisation d'air selon la Revendication 4, caractérisé en ce que ladite structure métallique poreuse a I forne d'une matière métallique multicellulaire . 7. Circuit de pressurisation d'air selon la Revendication 4, caraetérise en ce que ladite structure métallique poreuse a la forme d'un treillis métallique 8. Circuit de pressurisation d'air selon une quelconque des Re vendicstions 1, 2, 5, 4, 5, 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte un échangeur de chaleur approprié à refroidir l'air parcourant ledit circuit, ce circuit étant disposé de façon que l'air lé parcourant traverse ladite structure poreuse avant d'étire refroidi par ledit échangeur de chaleur