Brevet FR2615741A1 — publié le 19881202

La présente invention concerne le matériel de sauvetage et plus précisément des dispositifs de protec- tion des organes de la respiration de l'homme et a notam- ment pour objet un appareil respiratoire individuel à l'oxygène lié. L'appareil respiratoire individuel à l'oxygène lié selon l'invention peut être utilisé pour la protec- tion des organes respiratoires de l'homme dans toutes les conditions hostiles, par exemple, à la liquidation des suites d'accidents dans les mines de charbon ou de miné- rai, pour la lutte contre les incendies, dans les entre- prises d'industrie du gaz, d'industrie chimique ou d'indus- trie du pétrole. L'élément principal d'un appareil respiratoire individuel à l'oxygène lié est un havresac destiné à être porté sur le dos de l'homme et renfermant une cartouche de régénération et un sac respiratoire. Comme un tel appareil respiratoire individuel est destiné à être utilisé en situations de détresse, l'encombrement du havresac influe sur l'efficacité et la rapidité des travaux de sauvetage. Les cotes d'encombrement de la boite du havresac constituent donc une caractéristique qualitative importante d'un appa- reil respiratoire individuel. Par exemple, dans des ouvrages souterrains exi- gus, o l'on ne peut se déplacer qu'en se courbant ou même à quatre pattes, un homme portant un appareil respiratoire individuel sur son dos doit pouvoir passer dans une excava- tion d'une hauteur de 0,4 à 0,45 m dans les conditions les plus défavorables. Donc, dans de telles conditions, la cote la plus importante de la boite de l'appareil Tespira- toire individuel est son épaisseur, c'est-à-dire la cote entre le dos de l'homme et le point de la boite du havresac qui est le plus éloigné du dos. L'épaisseur de la boite dépend surtout des cotes d'encombrement et du mode de réalisation de la cartouche de regénération qu'elle renferme. On connaît divers types de cartouches de régénéra- tion, qui diffèrent par le sens d'écoulement de l'air. Il existe, par exemple, des cartouches de régénération dotées d'une douille centrale perforée. Dans ces cartou- ches, l'air admis par une tuL.ulure d'entrée arrive dans la douille centrale perforée pour s'écouler ensuite en sens radial, de l'axe de la douille centrale perforée, en pas- sant à travers une couche de matière contenant de l'oxy- gène. Dans les appareils respiratoires connus dotés de ce type de cartouche de régénération, l'axe de la douille centrale perforée est parallèle à la paroi de la boîte tournée vers le dos de l'homme et peut être disposé verti- calement ou horizontalement. Dans ce cas, pour la régéné- ration complète de l'air, l'épaisseur de la couche de matière contenant de l'oxygène, en particulier de KO2, dispo- sée entre la douille centrale perforée et le corps de la cartouche de régénération,doit être de 130 à 140 mm. Donc, dans les appareils respiratoires individuels connus dotés de cartouches de régénération de ce type, l'épaisseur totale de la boite doit être d'au moins 260 mm, ce qui peut gêner les déplacements du sauveteur dans des passages étroits. I1 existe également des cartouches de régénéra- tion du type à écoulement direct, dans lesquelles l'écou- lement d'air dans la couche de matière contenant de l'oxy- gène s'effectue en sens axial, entre la tubulure d'entrée et la tubulure de sortie. La longueur de la cartouche de régénération suivant son axe, soit l'épaisseur de la cou- che de matière contenant de l'oxygène, doit être de 130 à mm, toujours pour assurer la régénération complète de l'air dans cette couche. Si une cartouche de régénération à écoulement direct est disposée dans la boite du havresac, de façon que les axes de la tubulure d'entrée et de la tubulure de sortie soient parallèles à la paroi de la boite tournée vers 26'15741 le dos de l'homme et disposés, par exemple, verticalement ou horizontalement, l'épaisseur de la boite du havresac de l'appareil respiratoire individuel est déterminée selon la configuration de la section transversale de la cartouche de régénération, par lune des cotes de cette section trans- versale: longueur, largeur ou diamètre. Toutefois, cette cote ne peut être réduite qu'au prix d'une augmentation proportionnelle de la longueur de la cartouche de régénération, augmentation qui est limitée par la valeur de la résistance admissible opposée à la respiration par l'appareil respiratoire individuel; cette résistance ne doit pas dépasser 300 Pa. On connaît un appareil respiratoire individuel à l'oxygène lié (SU, A, 342636) comprenant un havresac porté sur le dos et dont la boite, ayant un plan longitudinal de symétrie perpendiculaire à sa paroi tournée vers le dos du porteur, renferme un sac respiratoire et une cartouche de régénération remplie d'une matière contenant de l'oxy- gène et communiquant, par son filtre de sortie et sa tubu- lure de sortie disposée de manière coaxiale,avec une tubu- lure d'entrée et par un conduit d'air avec le sac respira- toire communiquant à son tour par un tuyau d'inspiration avec un masque ou une embouchure communiquant par un tuyau d 'expiration avec la tubulure d'entrée de la cartouche de régénération dont l'axe est disposé à un certain angle par rapport à la paroi de la boite qui est tournée vers le dos du porteur. Dans cet appareil respiratoire individuel, on uti- lise une cartouche de régénération du type à écoulement direct qui est disposée dans la partie inférieure de la boîte de manière que l'axe de sa tubulure d'entrée soit perpendiculaire à la paroi de la boite qui est tournée vers le dos du porteur. Or, avec cette disposition de la cartouche de régénération, l'épaisseur de la boite du havresac est déterminée par la longueur de cette cartouche et doit être d'au moins 180 mm, y compris les tubulures d'entrée et de sortie et les filtres d'entrée et sortie. On s'est donc proposé de créer un appareil respi- ratoire individuel à l'oxygène lié, doté d'une cartouche de régénération dont l'axe de la douille centrale perforée serait disposé de façon qu'il soit possible de diminuer l'épaisseur de la boite du havresac. Ce problème posé est atteint par le fait que, dans un appareil respiratoire indidivuel à l'oxygène lié comprenant un havresac destiné à être porté sur le dos et dont la boite, ayant un plan longitudinal de symétrie perpendiculaire à la paroi tournée vers le dos du porteur, renferme un sac respiratoire et une cartouche de régénéra- tion remplie d'une matière contenant de l'oxygène et com- muniquant, par son filtre de sortie, sa tubulure de sortie disposée de manière coaxiale par rapport à la tubulure d'entrée et par un conduit d'air, avec le sac respiratoire communiquant par un tuyau flexible d'inspiration avec un masque ou une embouchure communiquant par un tuyau flexible d'expiration avec la tubulure d'entrée de la cartouche de régénération dont l'axe est disposé sous un angle par rap- port à la paroi de la boite tournée vers le dos du porteur, selon l'invention, la cartouche de régénération est-dotée d'une douille centrale perforée dont l'axe coincide avec les axes de la tubulure d'entrée et de la tubulure de sor- tie et se trouve dans le plan longitudinal de symétrie de la boite. Il est préferable que le filtre de sortie de la cartouche de régénération ait la forme d'un tronc de cône creux et. que son bord, du côté de sa petite base, soit joint au bout de la douille centrale perforée. Il est avantageux que la cartouche de régénéra- tion soit fixée dans la boite à l'aide d'une vis disposée dans l'axe de la douille centrale perforée. Le fait de doter l'appareil respiratoire indivi- duel d'une cartourche de régénération munie d'une douille centrale perforée dont l'axe est disposé sous un certain angle par rapport à la paroi de la boîte tournée vers le dos du porteur permet de diminuer au moins de 25% l'épais- seur de la boite du havresac. La réalisation du filtre de sortie sous la forme d'un tronc de cône creux permet de diminuer encore l'épaisseur de la boîte du havresac de 5%. Le fait que la cartouche de régénération soit fixée dans la boite du havresac à l'aide d'une vis disposée dans l'axe de la douille centrale perforée permet de ne pas augmenter les dimensions de la boite, cette vis ne dépassant pas des cotes d'encombrement de la cartouche de régénération. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de sa réalisation en se référant aux dessins non limita- tifs annexés,dans lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble de l'appareil respiratoire individuel à l'oxygène lié, en coupe longitudinale, selon l'invention; et - la figure 2 est une vue faite suivant la flèche A de la figure 1, à échelle réduite. L'appareil respiratoire individuel à l'oxygène lié comprend un havresac 1 (figure l) destiné à être porté sur le dos et dont la boîte 2 renferme un sac respiratoire 3 et une cartouche de régénération 4. Le plan longitu- dinal du symétrie P (figure 2) de la boite 2 est perpendi- culaire à sa paroi 5 (figure 1) qui est tournée vers le dos du porteur. La boite 2 est réalisée en une matière de haute conductivité thermique, en aluminium, par exemple. Le sac respiratoire 3 disposé dans la partie infé- rieure de la boite 2 est en une matière étanche et élasti- que, par exemple en un tissu caoutchouté, et communique avec une embouchure 8 par un clapet d'inspiration 6 et un tuyau flexible d'inspiration 7. Outre l'embouchure 8, l'appareil respiratoire peut être doté d'un masque. L'em- bouchure 8 communique par un tuyau flexible d'expiration 9 et un clapet d'expiration 10 avec un conduit d'air ll dis- posé dans la boîte 2. Le conduit d'air 11l est relié à une tubulure d'entrée 12 de la cartouche de régénération 4 disposée à la partie supérieure de la boîte 2. Une tubulure de sortie 13 de la cartouche de régénération 4 communique avec le sac respiratoire 3 par un conduit d'air 14 relié à une tubulure 15. La tubulure 15 est disposée à la partie supé- rieure du sac respiratoire 3, ce qui permet d'augmenter la longueur du conduit d'air 14 qui sert en même temps d'échan- geur de chaleur pour le refroidissement de l'air sortant de la cartouche de régénération 4. Une valve de surpression 16 est prévue dans le sac respiratoire 3, pour permettre l'échappement de l'air en excès. Le corps 17 de la cartouche de régénération 4 a la forme d'un cylindre avec une douille centrale perforée 18 dont l'axe coincide avec les axes des tubulures d'en- trée 12 et de sortie 13. Le corps 17 renferme une virole annulaire perforée 19 au fond plein 20. La douille centrale perforée 18 est extérieurement entourée d'un filtre d'en- trée 21 en fibre de verre sous la forme d'un cylindre creux, et fermée paTr un obturateur 22 du côté de la tubulure de sortie 13. L'espace annulaire délimité par le bout 23 du corps 17, par la virole 19, par le fond 20 de la douille centrale perforée 18 et le filtre d'entrée 21 est rempli de la ma- tière granulée contenant de l'oxygène 24 qui est constituée de tétroxydes de métaux alcalins, KO2 par exemple. La dis- tance entre le filtre d'entrée 21 et la virole 19 est choisie de manière à assurer la régénération complète de l'air expiré et doit être de 130 à 140 mm, comme on l'a signalé plus haut, alors que le rapport entre la longueur et le diamètre de la douille centrale perforée 18 doit être tel que la résistance à la respiration de l'homme ne dépasse pas 300 Pa, ce qui permet de réduire d'un tiers la distance entre le bout 23 et le fond 20 par rapport à 'la distance entre le filtre d'entrée 21 et la virole 19. Dans l'espace entre le fond 20 et le bout 25 du corps 17 de la cartouche de régénération 4 se trouve un filtre de sortie 26 en fibre de verre ayant la forme d'un tronc de cône creux, dont le bord du côté de la petite base est joint au bout de la douille centrale perforée 18, alors que le bord du filtre 26 se trouvant du côté de sa grande base est joint au bout 25 du corps 17 de la cartou- che de régénération 4. Une telle configuration du filtre de sortie 26 permet de réduire l'espace entre le fond 20 et le bout 25 d'environ deux fois par rapport aux filtres plats de sortie qui sont utilisés dans les cartouches con- nues de régénération ce qui, en fin de compte, diminue encore l'épaisseur de la boite 2 du havresac 1 de 5%. La cartouche de régénération 4 est disposée dans la boite 2 de manière que l'axe de la douille centrale perforée 18 se trouve dans le plan longitudinal de symétrie P de la boîte 2 et soit incliné sous un angle c par rap- port à la paroi 5 de la boite 2 qui est tournée vers le dos du porteur. L'angle, formé par la paroi 5 et l'axe de la douille centrale perforée 18 peut être de 60 à 900. La posi- tion inclinée de l'axe de la douille centrale perforée 18 permet d'obtenir une configuration arrondie de la partie supérieure de la paroi extérieure 27 de la boite 2 dans les sections parallèles au plan longitudinal de symétrie P de la boite 2 (figure 2). Le fait de disposer la cartouche de régénération 4 (figure 1) à la partie supérieure de la boite 2 permet d'obtenir une configuration arrondie de cette dernière dans les sections perpendiculaires à son plan longitudinal de symétrie P. La cartouche de régénération 4 est fixée dans la boîte 2 à l'aide d'une vis 28 qui est disposée suivant l'axe de la douille centrale perforée 18 de sorte que la tête de la vis 28 porte sur le conduit d'air ll et que - son autre extrémité, étant filetée, soit vissée dans un longement taraudé 29 rendu solidaire, par soudage, par exemple, de la paroi extérieure 27 de la boîte 2. Pour ren- dre étanches les raccordements entre le corps 17 de la car- touche de régénération 4 et les conduits d'air llet 14, ainsi qu'entre la vis 28 et le conduit d'air 11, sont pré- vus des joints d'étanchéité 30, 31 et 32. La vis 28 passe par un trou de l'obturateur 22 et cette traversée est ren- due étanche. Le fait de disposer la cartouche de régénération 4 à la partie supérieure de la boite 2 permet de supprimer l'isolement calorifuge entre la cartouche de régénération 4 et le sac respiratoire 3, ce qui permet de réduire la longueur de la boite 2. Le fait de disposer le conduit 14 suivant la lon- gueur de la boite 2 permet d'améliorer l'échange de cha- leur, l'une des parois de conduit d'air 14 étant constituée par la partie médiane de la paroi extérieure 27 de la boîte 2. Le fonctionnement de l'appareil respiratoire indi- viduel selon l'invention est le suivant. Lorsque l'on expire, l'air expiré arrive à l'in- térieur de la douille centrale perforée 18 (figure 1), depuis l'embouchure 8, par le tuyau d'expiration 9, le clapet d'expiration 10, le conduit d'air ll et la tubulure d'entrée 12. Il se déplace ensuite en sens radial à tra- vers le filtre d'entrée 21, la couche de matière contenant de l'oxygène 24 et la virole annulaire perforée 19, pour arriver dans l'espace entre cette dernière et le corps 17 puis dans l'espace entre le fond 20 et la surface inté- rieure du filtre de sortie 26. Le filtre de sortie 26 retient les poussières et les menues particules de matière contenant de l'oxygène 24, pouvant traverser la virole annulaire perforée 19. L'air passe ensuite par le filtre de sortie 26, la tubu- lure de sortie 13 et le conduit d'air 14 pour arriver dans le sac respiratoire 3, o il s'accumule jusqu'à ce que l'inspiration commence. Le conduit 14 présente une longueur considérable, qui est d'environ 2/3 de la longueur de la boîte 2 et sert de réfrigérateur de l'air épuré dont la température aug- mente jusqu'à 100-150 C par suite 'de la réaction avec la matière contenant de l'oxygène 24. Un conduit d'air 14 d'une telle longueur permet de refroidir à 60-70 C l'air arrivant dans le sac respiratoire 3. L'air épuré est en- suite refroidi dans le sac 3 et le tuyau d'inspiration 7. Au contact entre l'air et la matière contenant de l'oxygène 24, il se produit des réactions chimiques ayant pour effet que l'air est débarrassé du gaz car- bonique et de l'humidité et se trouve enrichi en oxygène dégagé par la matière 24 contenant de l'oxygène. Lors de l'inspiration, l'air débarrassé du gaz carbonique et de l'humidité et enrichi en oxygène arrive, du sac respiratoire 3, à l'embouchure 8, à travers le cla- pet d'inspiration 6 et le tuyau d'inspiration 7. En comparaison aux appareils respiratoires connus, l'appareil respiratoire individuel selon l'invention, grâce à la plus faible épaisseur de la boite 2, est plus maniable et plus fiable pour un usage dans des excavations souterraines exig es ou dans des locaux bas et étroits, o l'on ne peut se déplacer qu'en rampant ou à quatre pattes ou en se courbant. En outre, grâce à la configuration arrondie de la partie supérieure de la boîte 2 du havresac 1, il est plus facile de passer les obstacles et le porteur de l'appareil respiratoire se sent plus assuré en ce qui concerne l'in- tégrité et le bon fonctionnement de l'appareil, ce qui est particulièrement important au cours de travaux de sauve- tage dans une atmosphère irrespirable. I1 faut également signaler qu'un autre avantage important de l'appareil respiratoire individuel selon l'invention réside dans le fait que sa cartouche de régé- nération 4 est facile à remplacer car elle est fixée par une vis 28,ce qui n'est pas négligeable dans une situation d'uroence. R E V E N D I C -A TI 0 QN S 1. Appareil respiratoire indivuel à l'oxygène lié, du type comprenant un havresac destiné à être porté sur le dos et dont la boite, ayant un plan longitudinal de symé- trie perpendiculaire à sa paroi tournée vers le. dos du por- teur, renferme un sac respiratoire et une cartouche de régénération remplie d'une matière contenant de l'oxygène et communiquant, par son filtre de sortie, une tubulure de sortie disposée de manière coaxiale par rapport à sa tubu- lure d'entrée et un conduit d'air, avec le sac respiratoire communiquant par un tuyau flexible d'inspiration avec un masque ou une embouchure communiquant par un tuyau flexible d'expiration avec une tubulure d'entrée de la cartouche de régénération dont l'axe forme un angle par rapport à la paroi de la boîte tournéevers le dos du porteur, carac- térisé en ce que la cartouche de régénération (4)est dotée d'une douille centrale perforée (18) dont l'axe coïncide avec les axes de tubulures d'entrée et de sortie,(12, 13) et se trouve dans un plan longitudinal de symétrie de la boîte (2). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre de sortie (26) de la cartouche de régé- nération (4) a la forme d'un tronc de cône creux et le bord de sa petite base est joint au bout de la douille cen- trale perforée (18). 3. Appareil selon l'une quelconque de revendica- tion précédente caractérisé en ce que la cartouche de régé- nération (4) est fixée dans la boite (2) à l'aide d'une vis (28) qui est disposée sur l'axe de la do.uille centrale perforée (18).