Brevet FR2634130A1 — publié le 19900119

APPAREIL RESPIRATOIRE AUTONOME DE SECOURS L'invention concerne un appareil respiratoire autonome de secours, destiné à être stocké pendant une période de temps prolongée et à être utilisé pendant une période de temps courte, pour permettre au porteur de l'appareil de s'éloigner d'une zone à haut risque d'asphyxie. Lorsqu'un incendie se déclare dans un espace confiné, par exemple à bord d'un avion, d'une salle de spectacles, d'un immeuble de bureaux ou d'habita- tion, d'un hôtel, etc..., la plupart des victimes trouvent la mort par asphyxie. On a donc proposé, depuis un certain temps, des appareils individuels de secours qui pourraient être stockés dans les chambres d'hôtel, les bureaux, les locaux d'habitation, ou portés sur soi dans certains lieux publics (salles de spectacles par exemple). Ces appareils sont conçus pour avoir une autonomie de cinq à dix minutes environ, qui est relativement faible, mais suffisante pour permettre aux personnes qui les portent de gagner une issue de secours, en évitant l'asphyxie. Il est de plus vraisemblable que l'utilisation de ces appareils puisse réduire les risques de panique, individuelle ou collective, qui est fréquemment cause d'accidents ou de décès supplémentaires. Les appareils que l'on trouve actuellement dans le commerce comprennent un masque ou une cagoule destiné à envelopper la tête d'une personne et muni de filtres plus ou moins sophistiqués, destinés à absorber les compo- santes toxiques de l'air ambiant, avant leur inhalation par la personne portant l'appareil. Les appareils de ce type peuvent être en général stockés pendant une période de temps relativement importante sans perdre de leurs performan- ces, et ont une fiabilité relativement élevée, puisqu'ils ne comprennent aucune pièce en mouvement. Ils sont également simples à utiliser, puisqu'il suffit de les placer sur la tête et de les serrer au cou pour éviter qu'ils se remplissent de fumées ou de composants toxiques. Leurs inconvénients proviennent de leur principe même de fonctionnement un incendie peut dégager un très grand nombre de composants toxiques, et il n'existe pas actuellement de matériau filtrant capable de les absorber tous. Les constructeurs de ces masques font donc un choix initial de matériaux filtrants, qui vont absorber certains composants toxiques, et en laisser passer d'autres. Il y a donc certains cas d'incendie o ces masques se 2634 130 révéleront inefficaces. En outre, leur usage n'est utile que si la teneur en oxygène de l'air ambiant reste supérieure à une limite prédéterminée. Il faut enfin que les matériaux filtrants soient vérifiés et, de préférence, remplacés à intervalles réguliers pour ne pas perdre leur capacité de filtrage. Il existe également, en particulier à bord des avions, des masques à oxygène utilisables en cas d'urgence. Ces masques ne comprennent pas d'éléments filtrants, mais sont reliés par des détendeurs et/ou des sacs respiratoires à un réseau d'alimentation en air ou en oxygène sous pression, ce qui limite également leur possibilité d'utilisation. On a encore proposé des appareils respiratoires autonomes, comprenant leur propre source d'oxygène, et dont certains peuvent fonctionner en circuit fermé, c'est-à-dire avec des moyens de régénération de l'air tels que des moyens d'absorption du gaz carbonique et de la vapeur d'eau. Ces appareils sont en général sophistiqués, coûteux, et destinés à des utilisations spécifi- ques par des professionnels. L'invention a pour objet un appareil respiratoire autonome de secours, qui ait une fiabilité élevée, pour pouvoir être stocké pendant une longue durée et rester utilisable sans perte de performance, et qui soit également bon marché et d'utilisation commode et simple par des personnes non spéciali- sées. Elle propose, à cet effet, un appareil du type précité, comprenant un masque ou une cagoule destiné à recouvrir largement mais de façon sensiblement étanche la tête du porteur, des moyens d'alimentation en oxygène et des moyens d'absorption de gaz carbonique, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en oxygène comprennent une bouteille remplie sous haute pression d'un gaz respirable tel que de l'oxygène ou un mélange gazeux respirable, des moyens de détente de ce gaz à une pression plusieurs fois supérieure à la pression ambiante, et une buse d'éjection reliée par les moyens de détente à la bouteille et débouchant dans un conduit de passage d'air pour aspiration de l'air contenu dans la cagoule et mélange de cet air avec le gaz sortant de la buse. L'appareil selon l'invention est donc du type autonome fonctionnant en circuit fermé, ce qui évite tous les inconvénients des appareils antérieurs connus du type à filtration de l'air extérieur. En outre, l'appareil selon l'invention présente une fiabilité élevée (absence de pièces mobiles) et est indépendant de toute source d'énergie extérieure, la vitesse du gaz sortant de la buse d'éjection étant suffisante pour assurer, par entraînement, la circulation et le brassage de l'air contenu dans la cagoule, l'élimination du gaz carbonique qu'il contient par passage sur un matériau absorbant, et son mélange avec l'oxygène ou le gaz délivré par la buse. Le poids et le volume faibles de la bouteille haute pression constituent également un avantage essentiel de l'invention: une bouteille d'un volume interne de cinquante centimètres cubes, contenant de l'oxygène sous haute pression de 200 bars, est suffisante pour assurer une autonomie de l'ordre de dix minutes. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'absorption de gaz carbonique sont montés à l'extrémité amont du conduit précité, pour retenir le gaz carbonique contenu dans l'air aspiré dans ce conduit. On est ainsi assuré que l'air qui sera mélangé à l'oxygène ou au gaz délivré sera à peu près totalement exempt de gaz carbonique et pourra donc être respiré sans aucun danger. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la partie aval du conduit précité est constituée par un diffuseur, de telle sorte que la pression des gaz en sortie du conduit soit très légèrement supérieure à la pression ambiante. C'est ainsi qu'on assure la meilleure efficacité du système, et donc la meilleure circulation de l'air à l'intérieur de la cagoule et la plus grande élimination de gaz carbonique. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de détente sont disposés sur le trajet de l'air aspiré dans le conduit à la sortie des moyens d'absorption de gaz carbonique. L'absorption du gaz carbonique est en général une réaction exothermique, de sorte que l'air épuré pénétrant dans le conduit est à une température supérieure à la température ambiante normale. Son passage sur les moyens de détente permet de le refroidir, au moins en partie. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront mieux au cours de la desciption qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique en perspective d'un appareil selon l'invention, en condition d'utilisation; La figure 2 est une vue schématique en coupe axiale d'un mode de réalisation de la partie essentielle de l'appareil selon l'invention. L'appareil représenté en figure i comprend un masque ou une cagoule 10 de forme sensiblement cylindrique tubulaire, fermée à son extrémité supérieure 26 3 4 1 30 et ouverte à son extrémité inférieure pour pouvoir être enfilée sur la tête d'une personne. L'extrémité inférieure 12 de la cagoule peut être pourvue de moyens de serrage autour du cou de la personne, pour s'opposer à l'entrée d'air ou de gaz à l'intérieur de cette cagoule. Les dimensions de la cagoule sont telles que, quand elle est gonflée, son volume interne est largement supérieur à celui de la tête d'une personne. La cagoule est réalisée de préférence en une matière plastique lécgère, souple, étanche ou imperméable, transparente, résistant à la chaleur et au feu, et, si possible, bon marché. On utilise de préférence un polyimide commercialisé sous la marque KAPTON. Une partie importante 14 de la surface extérieure de la cagoule peut recevoir un revêtement métallisé protecteur, tandis que la partie restante 16, à hauteur des yeux de la personne, reste transparente pour permettre au porteur de la cagoule 10 de se diriger aisément. A l'intérieur de la cagoule 10 se trouve un ensemble 18 d'alimentation en oxygène et de circulation et d'épuration de l'air contenu dans la cagoule. Comme on le voit mieux en figure 2, qui représente à titre d'exemple un mode de réalisation particulier de l'invention, cet ensemble 18 comprend une bouteille 20 de faible capacité, réalisée par exemple en métal tel que l'acier ou l'aluminium ou en matériau composite, et contenant un gaz respirable sous une pression très élevée. Le gaz respirable peut être de l'oxygène pur, ou pour des raisons de sécurité, de l'air, un mélange oxygène-azote, ou tout autre mélange gazeux respirable contenant de l'oxygène. Des moyens de détente 22, qui peuvent être d'un type classique, sont montés à la sortie de la bouteille 20 pour alimenter une buse d'éjection 24 par un débit relative- ment constant de gaz à une pression qui est plusieurs fois supérieure à la pression normale ambiante, et qui est par exemple comprise entre 4 et 10 bars environ. Cette buse 24 se trouve immédiatement en. amont du col 26 d'un conduit 30 de passage d'air, dont la partie amont 32 forme orifice d'aspiration d'air à travers un lit 34 d'une matière poreuse ou pulvérulente telle que le dioxyde de potassium KO2, l'hydroxyde de lithium LiOH, ou tout autre produit absorbant par réaction chimique le gaz carbonique contenu dans l'air. Dans le mode de réalisation représenté, ce matériau est agencé dans une enveloppe cylindrique tubulaire 40 qui entoure la bouteille 20 et le conduit , de façon à réduire l'encombrement total du système. Cette enveloppe 40 est à triple paroi et délimite deux chambres coaxiales dans lesquelles sont placés deux conteneurs cylindriques tubulaires 44, 46 remplis du matériau absorbant. Les extrémités perforées de ces conteneurs permettent une circulation de l'air à travers le matériau absorbant, selon un parcours en chicane à l'intérieur de l'enveloppe 40. Cette dernière est formée avec ou est montée sur un cylindre 48 contenant le conduit 30 et la bouteille 20, et ayant une extrémité fermée par la bouteille 20, de telle sorte que l'extrémité amont du conduit 30 communique avec l'extérieur par l'intermédiaire du passage contenant le matériau absorbant. Le nez de la bouteille 20 est vissé dans un embout fileté du détendeur 22 qui forme avec la buse d'éjection 24 un ensemble monobloc maintenu centré à l'intérieur du cylindre 48. La partie avant du détendeur 22 est par exemple portée par des pattes radiales 42 solidaires de la partie amont 32 du conduit , pour un bon centrage de la buse 24 dans le col 26 du conduit. Le col 26 du conduit 30 de passage d'air présente une section sensiblement constante sur une certaine longueur pour former un mélangeur, et est raccordé à un diffuseur 36 de telle sorte que la pression de gaz en sortie du conduit 30 soit très légèrement supérieure à la pression à l'intérieur de la cagoule. On réalise ainsi, d'une part une légère surpression à l'intérieur de la cagoule, ce qui permet de la gonfler et d'empêcher l'entrée d'air extérieur, et on obtient d'autre part un plus grand débit d'air aspiré dans le conduit 30. L'absorption du gaz carbonique contenu dans l'air par le matériau 34 est en général une réaction exothermique, qui se traduit donc par un échauffement de l'air épuré. Le refroidissement qui accompagne toute détente d'un gaz sous pression est avantageusement mis à profit pour diminuer la tempéra- ture de cet air, grâce à la disposition de la bouteille 20 et des moyens de détente 22, 24 à l'entrée du conduit 30, sur le trajet de l'air aspiré. L'appareil selon l'invention est destiné, en principe, à être stocké pendant une durée de plusieurs années avant d'être éventuellement utilisé en cas d'urgence (incendie, accident provoquant le dégagement de vapeurs ou de fumées toxiques, etc...) Pour cela, il est avantageux que l'appareil soit stocké à l'abri de l'air et de l'humidité, dans un emballage étanche, par exemple formé par la cagoule elle-même, et puisse être aisément contrôlé et remplacé si nécessaire, à intervalles réguliers. Il faut par ailleurs que la bouteille 20 soit fermée de façon étanche pour conserver sa pression interne pendant une longue durée, et qu'elle soit équipée de moyens d'ouverture rapide, par exemple par rotation sur l/4 de tour. On peut prévoir notamment que l'ensemble du dispositif comprend des moyens de déclenchement auto- matique par dépliage de la cagoule et traction sur une sangle ou analogue, ou rotation de la bouteille, etc. En cas d'urgence, une personne doit donc, par exemple, déplier la cagoule, la passer sur sa tête et la serrer au niveau de son cou tout en déclenchant son fonctionnement, qui se traduit par le gonflement de la cagoule. Le gaz contenu dans la bouteille 20 est détendu par les moyens 22 à une pression de l'ordre de 4 à 10 bars environ, et gagne la buse d'éjection 24, avec un débit relativement constant. Cette buse qui constitue le dernier étage de détente du gaz, forme une trompe d'aspiration avec le conduit 30. L'air contenu à l'intérieur de la cagoule 10 est ainsi amené à circuler sur la matière 34 qui le débarrasse du gaz carbonique et éventuellement de la vapeur d'eau, il se refroidit en passant sur la bouteille 20 et les moyens de détente 22 et 24. il se mélange au gaz dans la partie 26 du conduit 30 et sort à vitesse très faible du diffuseur 36, en étant enrichi en oxygène et épuré de son gaz carbonique. Pour fixer les idées, on précisera que la bouteille 20 peut avoir une capacité de l'ordre de 50 cm3 ce qui assure une autonomie de respiration d'au moins 5 mn lorsqu'elle est remplie d'air ou d'un mélange respirable à une pression initiale de l'ordre de 200 bars. La buse 24 a un diamètre de sortie d'environ 0,3 mm et débouche immédiatement en amont du mélangeur 26, dont le diamètre est de l'ordre de 2 à 5 mm. La longueur totale du système complet est d'environ 15 cm et son diamètre d'environ 10 cm. Le débit nécessaire d'oxygène pur est d'environ i litre par minute et le débit d'air aspiré à l'intérieur du conduit 30 est de l'ordre de 25 à 30 litres par minute. La quantité de matière 34 nécessaire pour assurer l'absorption du gaz carbonique pendant une durée de l'ordre de 5 minutes est relativement faible, d'environ 100 grammes quand on -utilise du dioxyde de potassium. Pour son stockage, I'appareil selon l'invention peut être conditionné dans un sac étanche muni de moyens d'ouverture rapide, par exemple du type à déchirure ou arrachage d'une bande prédécoupée ou prédélimitée par des moyens appropriés. Il suffit ensuite de sortir l'appareil du sac, et de le mettre en service par rotation de la bouteille 20 sur un quart de tour. Par exemple, la bouteille 20 peut tourner par rapport au détendeur 22, et sa rotation provoque la déchirure ou le percement d'une membrane ou d'un opercule de fermeture étanche agencé dans le nez de la bouteille. La personne n'a plus qu'à -passer la cagoule sur sa tête et la serrer en partie inférieure autour de son cou, ce qui peut se faire rapidement au moyen de pattes à griffes et boucles d'accrochage 'du type "VLLCRO") ou d'un lien coulissant dans des passants. Il n'est pas nécessaire que ce serrage soit étanche. En effet, le gaz libéré à l'intérieur de la cagoule est en légère surpression, pour gonfler la cagoule et empêcher l'entrée de l'atmosphère extérieure. Il est donc avantageux que le serrage de la cagoule sur le cou de la personne ne soit pas vraiment étanche, 1 0 pour permettre un léger débit de fuite vers l'extérieur. E REVENDICATIONS 1) Appareil respiratoire autonome de secours, destiné à être stocké pendant une période de temps prolongée et à être utilisé pendant une période de temps courte permettant au porteur de s'éloigner d'une zone à risque d'asphyxie, comprenant une cagoule (10) destinée à recouvrir largement ma!s de façon sensiblement étanche la tête du porteur, des moyens '20) d'alimen- tation en oxygène et des moyens (34) d'absorption de gaz carbonique, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation en oxygène comprennent une bouteille (20) remplie sous haute pression d'un gaz respirable tel que de l'oxygène ou de l'air, des moyens (22) de détente du gaz à une pression plusieurs fois supérieure à la pression ambiante, et une buse d'éjection (24 reliée par les moyens de détente (22) à la bouteille '20, et débouchant dans un conduit (30' de passage d'air, pour aspiration de l'air contenu dans la cagoule (10) et mélange de cet air avec le gaz sortant de la buse '24). 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (34) d'absorption de gaz carbonique sont montés à l'extrémité amont du conduit (30) pour absorber le gaz carbonique contenu dans l'air aspiré dans ce conduit. 3) Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie aval du conduit (30, est formée par un diffuseur (36' de telle sorte que la pression des gaz en sortie du conduit soit légèrement supérieure à la pression ambiante. 4) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie médiane (26) du conduit (30) est formée par un mélangeur à section sensiblement constante. 5) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la buse d'éjection (24) est alimentée en gaz à une pression comprise entre 4 et 10 bars environ. 6) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression initiale dans la bouteille (20) est de l'ordre de 200 bars. 7) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la bouteille (20), les moyens de détente (22), les moyens (34) d'absorption de gaz carbonique, la buse d'éjection (24) et le conduit de passage (30) sont contenus à l'intérieur de la cagoule (10). 8) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 2 6 3 4 1 3 0 les moyens de détente (22) sont disposés sur le trajet de l'air aspiré dans le conduit (30) à la sortie des moyens (34) d'absorption de gaz carbonique. 9) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cagoule est réalisée en une matière plastique légère et transparente, résistant à la chaleur, telle qu'un polyimide. ) Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une partie (14) de la surface extérieure de la cagoule (10) est métallisée.