Brevet FR2649897A1 — publié le 19910125

264989? La présente invention concerne unappareil pour la protection respiratoire. Un appareil pour la protection intégrale de la respiration est essentiellement constitué de moyens de protection propres à envelopper les orifices respiratoires de l'utilisateur de l'appareil. Les moyens de protection peuvent être constitués d'un masque facial enveloppant l'ensemble de la face ou d'un demi-masque qui épouse la face de façon à enfermer seulement. le nez et la bouche de l'utilisateur, ou ces moyens peuvent encore être constitués d'un capuchon qui enveloppe alors l'ensemble de la tête de l'utilisateur. Un appareil de protection respiratoire comportant un capuchon et une réserve de gaz respirable tel que de l'air ou de l'oxygène est déjà connu et utilisé dans les équipementsde secours tels que les équipements de secours utilisés en cas d'incendie à bord d'un navire ou d'un avion. Un capuchon peut également être utilisé avec un équipement de raccordement à une source d'air comprimé, par exemple dans les centrales nucléaires ou pour l'entretien des installations de chloration de piscines. En outre, des capuchons peuvent être utilisés avec des équipements d'approvisionnement en air frais,par exemple, étant reliés par une tubulure à une source d'air frais prélevé à distance de l'utilisateur. Lorsqu'un capuchon est utilisé, il est prévu pour envelopper et s'adapter au cou avec un joint d'étanchéité de façon à limiter les entrées de gaz toxique depuis l'extérieur; et de préférence, ce joint d'étanchéité de cou peut être constitué d'un diaphragme réalisé en matériau élastomère tel que le silicone ou le polyuréthanne et il comporte un petit orifice central. L'élasticité du matériau permet à cet orifice de s'étendre suffisamment pour permettre le passage de la tête de l'utilisateur lorsqu'il engage le capuchon et cet orifice se rétrécit ensuite rapidement pour venir s'adapter au cou et fournir ainsi un joint d'étanchéité fiable. On connaît également un capuchon ou un masque facial pourvu d'une réserve contenant elle-même un produit chimique prévu pour absorber et épurer l'oxyde de carbone contenu dans le gaz exhalé et pour, en même temps, délivrer l'oxygène de façon à maintenir un niveau satisfaisant d'oxygène dans le gaz qui est inspiré ensuite par l'utilisateur. Dans un tel système il est important de minimiser le volume de gaz situé à proximité immédiate de la bouche ou du nez, autrement le niveau d'oxyde de carbone dans le gaz inhalé risquerait de s'élever, étant donné que l'utilisateur respirerait à nouveau le gaz précédemment exhalé et qui n'aurait pas été épuré. Ce résultat peut être obtenu en prévoyant un adaptateur bucco- nasal ou demi-masque comportant un clapet d'inhalation et un clapet d'expiration. Un premier objet de l'invention vise à réaliser un appareil pour la protection respiratoire dans lequel le gaz inhalé sera mis à la disposition des voies respiratoires avec un taux limité d'oxyde de carbone et ceci de façon particulièrement simple. Selon l'invention, on a prévu un appareil pour la protection respiratoire comportant des moyens- de protection propres à envelopper les orifices respiratoires de l'utilisateur en écartant toute présence de gaz nocif provenant de l'atmosphère; ceci dans l'espace situé à proximité des orifices respiratoires, et l'appareil comporte encore des organes propres à retenir un produit chimique lui-même apte à absorber l'oxyde de carbone et à délivrer de l'oxygène, ainsi que des moyens de mise en circulation de l'air pour obliger le gaz exhalé par l'utilisateur à passer à travers les produits chimiques présents sur les organes poreux, ce gaz étant ensuite remis à la disposition pour son inhalation par l'utilisateur. Les moyens de protection peuvent être constitués d'un masque facial total enveloppant par conséquent l'ensemble de la face de l'utilisateur y compris les yeux, et comportant une première et une seconde canalisation permettant le raccordement de ce masque facial à un réservoir de gaz respirable tel qu'une poche de respiration. Selon une variante, les moyens de protection peuvent être constitués d'un capuchon flexible apte & envelopper l'ensemble de la tête de l'utilisateur et comportant un joint pour s'adapter au cou de l'utilisateur. Dans le cas d'un capuchon flexible, ce capuchon lui-même peut constituer le réservoir de gaz respirable et tant les moyens de mise en circulation de l'air que les organes poreux retenant les produits chimiques d'épuration peuvent être situés à l'intérieur du capuchon, les moyens de mise en circulation de l'air étant disposés par rapport aux produits chimiques de telle façon que le gaz soit ou bien pulsé ou bien aspiré à travers les produits chimiques, de façon à maintenir un niveau limité d'oxyde de carbone et un niveau suffisant d'oxygène dans le gaz respiré. Selon une forme de réalisation préférentielle de l'invention qui sera décrite ci-après, les moyens de protection sont constitués d'un capuchon flexible raccordé par une première et une seconde canalisation à un réservoir séparé de gaz respirable situé dans une poche & gaz. Les moyens de mise en circulation de l'air qui sont constitués de préférence d'un ventilateur peuvent être avantageusement situés à l'intérieur de cette poche de respiration. Dans les diverses réalisations de la présente invention, l'utilisation du ventilateur ou de toute autre moyen de mise en circulation de l'air a ce résultat que l'on maintient une circulation satisfaisante de l'air respiré à travers les produits chimiques, de telle façon que l'on délivre toujours dans le gaz aspiré un niveau faible d'oxyde de carbone et au contraire un niveau satisfaisant.d'oxygène sans qu'il soit nécessaire de prévoir un masque bucco-nasal ou un demi-masque (inhalateur) situé lui- même à l'intérieur des moyens de protection, que ces moyens de protection soient constitués d'un capuchon ou d'un masque facial. Avantageusement, le ventilateur ou circulateur provoque le passage des gaz à travers les produits chimiques à un débit volumique supérieur au débit correspondant à la respiration de l'utilisateur. De façon préférentielle, l'invention concerne un appareil de protection respiratoire comportant un capuchon flexible pour envelopper la tête de l'utilisateur, un joint d'étanchéité disposé au niveau du cou de façon à empêcher toute pénétration de gaz nocif provenant de l'atmosphère à l'intérieur de l'espace défini par le capuchon, une poche de respiration, une première et une seconde canalisation reliant l'espace intérieur du capuchon à la poche de respiration, une des deux canalisations comportant les organes poreux retenant le produit chimique destiné à l'absorption de l'oxyde de carbone et à la fourniture d'oxygène, et un ventilateur disposé dans la poche respiratoire et apte à assurer la circulation de l'air à travers les produits chimiques situés sur les -dits organes poreux. Les organes poreux retenant le produit chimique peuvent être situés dans l'une ou dans l'autre des première et seconde canalisations qui permettent le passage du gaz depuis le capuchon vers la poche respiratoire et la passage en retour du gaz de la poche vers le capuchon en vue de son aspiration. Lorsque les organes poreux sont situés dans la première canalisation, le ventilateur est disposé de façon à aspirer le gaz exhalé & travers le produit chimique situé sur les organes poreux et lorsque les organes poreux sont disposés dans la seconde canalisa- tion, le ventilateur est alors avantageusement disposé de façon & pulser le gaz depuis la poche respiratoire à travers le produit chimique situé sur l'organe poreux. La seconde canalisation peut, outre la poche respiratoire principale, comporter une poche respiratoire auxiliaire et dans ce cas, les organes poreux peuvent être situés entre la poche respiratoire principale et la poche respiratoire auxiliaire. Dans cette modalité, le ventilateur peut être disposé dans la poche respiratoire auxiliaire et il aspire alors le gaz à travers les organes poreux. De façon avantageuse, un dispositif de refroidissement est disposé en aval de l'organe poreux, soit à proximité de ce dernier ou à quelques distances. Dans ce dernier cas, par exemple, les organes poreux peuvent être situés dans la première canalisation et le dispositif de refroidissement est situé dans la seconde canalisation. Selon également une forme de réalisation de l'invention qui sera décrite ci-après, la première canalisation comporte un clapet d'expiration qui sera avantageusement disposé à la jonction entre la première canalisation et l'intérieur du capuchon. La seconde canalisation peut comporter à son tour un clapet d'inspiration situé entre la poche respiratoire auxiliaire et l'espace intérieur du capuchon, refermé de façon étanche par le joint ou paroi s'adaptant au cou, et de préférence la poche respiratoire auxiliaire est reliée à la première canalisation à travers un clapet taré. Le ventilateur peut être lui-même actionné par un moteur électrique monté sur pile et situé à l'intérieur de la poche respiratoire, ou il peut être actionné par un moteur électrique ou autre monté à l'extérieur de la poche respiratoire. Dans la présente description, une forme de réalisation de la présente invention a été présentée qui comporte deux poches respiratoires. Ces dernières peuvent être considérées comme deux parties d'une poche respiratoire unique,les deux parties étant séparées l'une par rapport & l'autre par rapport à l'autre par les organes poreux et éventuellement par les moyens de refroidissement. Avantageusement, les deux parties de la poche respiratoire ou les deux poches respiratoires, selon le point de vue que l'on adopte, sont disposées à l'intérieur de la partie inférieure du capuchon de façon à être préservées des particules chaudes de l'atmosphère. Selon une forme de réalisation de la présente invention, on utilise toutefois une seule poche respiratoire. La présente invention sera mieux comprise de la description qui suit et qui se rapporte à des formes de réalisation préférentielles, présentée à titre d'exemple et se référant aux dessins schématiques annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation latérale et en coupe partielle d'une forme de réalisation d'un appareil de protection respiratoire selon l'invention et utilisant un capuchon. - La figure 2 est une vue en élévation latérale avec coupe partielle d'une variante d'une poche respiratoire pour être utilisée dans le cadre de l'appareil de la il 2649897 figure 1 et dans laquelle le réservoir d'oxygène est disposé & l'extérieur de la poche respiratoire. - La figure 3 est une vue en élévation latérale avec coupe partielle d'une autre forme de réalisation d'un appareil respiratoire comportant un capuchon. \ - La figure 4 est une vue en élévation latérale avec coupe partielle d'une autre forme de réalisation d'appareil respiratoire de protection et conforme à l'invention. Dans le cadre des dessins, les parties et organes identiques comporteront les mêmes numéros de référence. En considérant la figure 1 des dessins annexés, on voit un capuchon flexible 1 fabriqué en un matériau transparent et résistant aux flammes tel que connu sous la marque commerciale KAPTON, ou tout matériau composite résistant aux flammes disponible et formé de matière plastique lamifiée & une base de tissu, le matériau composite comportant un hublot (non représenté) en matière plastique transparente, par exemple connu sous la marque PERSPEX ou en, polycarbonate. Un joint d'étanchéité 2 est disposé au niveau du cou, il est constitué d'une paroi transversale en matériau élastomère tel que le silicone ou le polyuréthanne, et est fixé à une partie convenable de l'intérieur du capuchon 1 par exemple par soudure ou collage, de façon à s'engager sur le cou de l'utilisateur en procurant une étanchéité satisfaisante. Stockées à l'intérieur de la partie basse du capuchon 1, on trouve les poches respiratoires 3 et 4; la première poche respiratoire ou poche respiratoire principale 3 étant reliée à l'espace intérieur du capuchon 1 par la première canalisation 5; un clapet de non retour 6 est disposé au débouché de la première canalisation sur la paroi d'étanchéité 2. La poche respiratoire principale 3 est également reliée à l'espace intérieur du capuchon 1 (refermé par la paroi d'étanchéité 2) par la seconde canalisation 7 qui comporte la seconde poche respiratoire ou poche respiratoire auxiliaire 4; un magasin 8 contient un produit chimique tel que du superoxyde de potassium, lequel en présence d'humidité réagit avec le dioxyde de carbone présent dans le gaz expiré pour redonner de l'oxygène, ainsi qu'un dispositif de refroidissement 9. Le dispositif de refroidissement 9 est prévu, car la réaction d'absorption du dioxyde de carbone et la production d'oxygène dans le réservoir 8 est une réaction exothermique de sorte que le gaz se trouve alors chauffé. Le refroidisseur 9 peut être formé d'une masse de métal finement divisé tel qu'un bloc de métal fritté ou un tampon de laine métallique, ou il peut encore être constitué par un refroidisseur chimique utilisant la chaleur latente d'un produit chimique de façon à procurer un effet de refroidissement; on peut encore prévoir un passage élargi qui permettra à la -chaleur de se disperser dans l'atmosphère ambiante. La canalisation 7 comporte encore un clapet 10 situé entre la poche respiratoire supérieure ou poche respiratoire auxiliaire 4 et l'espace intérieur du capuchon refermé par la paroi d'étanchéité 2. La circulation des gaz est complétée par la dérivation 11 située entre la poche respiratoire auxiliaire 4 et la première canalisation 5 et comportant un clapet 12. 14 2649897 Monté sur la poche respiratoire principale 3, on trouve un mini ventilateur 14 adapté et disposé de façon à propulser le gaz depuis la poche respiratoire principale 3 à travers le réservoir 8 et le refroidisseur 9 vers l'espace intérieur de la poche respiratoire auxiliaire 4. Dans la réalisation qui est illustrée schématiquement à la figure 1, le ventilateur 14 est entrainé par un petit moteur électrique 13 monté sur pile 15 et qui est lui- même situé à l'intérieur de la poche respiratoire principale 3. En fonctionnement, le moteur électrique 13 est mis en action et le capuchon est sorti de sa réserve de stockage pour être mis en place, le ventilateur 14 est ainsi immédiatement apte à assurer la circulation des gaz depuis la poche respiratoire principale 3 à travers la réserve 8 et le refroidisseur 9 vers la poche respiratoire auxiliaire 4. Lorsque l'utilisateur aspire le gaz situé à l'intérieur du capuchon, le clapet 10 s'ouvre et le gaz respiratoire est alors attiré à l'intérieur du capuchon 1 pour être inspiré. Lorsque l'utilisateur expire, le clapet 10 se ferme et le clapet 6 s'ouvre en permettant au gaz expiré de passer vers la première canalisation 5. L'action du ventilateur 14 attire le gaz ainsi expiré à travers la canalisation 5 vers la première poche respiratoire ou poche respiratoire principale 3. Le ventilateur 14 est disposé de telle façon qu'i.il assure la circulation du gaz depuis la poche respiratoire principale 3 vers la poche respiratoire auxiliaire 4 à travers le magasin 8 et le refroidisseur 9, ceci à un débit volumique supérieur au débit respiratoire de l'utilisateur, de telle sorte que le gaz expiré est retiré de l'espace intérieur du capuchon avant que l'utilisateur ait démarré une seconde inspiration. De cette façon, lorsque l'utilisateur commence à aspirer, le clapet 10 se refermant, l'utilisateur bénéficie directement du gaz qui a été épuré de son oxyde de carbone et réenrichi en oxygène par passage à travers le réservoir 8. Ce mélange de gaz entre dans l'espace intérieur du capuchon refermé par la paroi d'étanchéité 2 à travers le clapet d'inhalation 10 et la partie supérieure de la canalisation 7. Comme le ventilateur 14 opère de façon à diriger le gaz à travers le réservoir 8 et le refroidisseur 9 vers la poche respiratoire auxiliaire 4, la pression dans la poche respiratoire 4 pourrait connaître un accroissement jusqu'à un niveau indésirable. Mais cet effet négatif est contrecarré par le clapet de sûreté 12 disposé dans la dérivation I1l qui permet à l'excès de gaz de retourner depuis la seconde poche ou poche respiratoire auxiliaire 4 vers la première poche ou poche respiratoire principale 3 à travers la partie inférieure de la canalisation 5. Ce système est avantageusement conçu pour un débit respiratoire de 40 litres par minute, avec deux poches respiratoires 3 et 4 en procurant ainsi un volume tampon de façon & compenser les variations de débit durant les phases d'inhalation et d'expiration du cycle respiratoire. 2649897' La figure 2 montre une variante dans laquelle le moteur 13 est disposé à l'intérieur de la poche respiratoire principale 3, mais est entrainé par une pile ou batterie disposée à l'extérieur de la poche respiratoire principale 3. Dans d'autres alternatives qui ne sont pas montrées sur les dessins, on peut prévoir un entrainement à distance depuis un moteur électrique ou hydraulique ou une , turbine situé à l'extérieur même de la poche respiratoire 3 et apte à entraîner le ventilateur 14. Dans la réalisation de la présente invention qui est illustrée à la figure 3, les clapets d'inhalation ou d'expiration sont omis, de même que la dérivation 11 et le clapet de sûreté 12, mais l'appareil reste sensiblement, par ailleurs, identique à l'appareil de la figure 1. Le ventilateur 14 crée une circulation continue de gaz depuis la poche respiratoire principale 3 à travers le réservoir 8, le refroidisseur 9, la poche respiratoire auxiliaire 4, l'intérieur du capuchon 1 et la première canalisation 5 en retournant ainsi à la première poche respiratoire ou poche respiratoire principale 3. Cette circulation de gaz prévue à un débit volumique supérieur au débit respiratoire de l'utilisateur permet ainsi à l'oxyde de carbone d'être constamment épuré et au gaz d'être enrichi en oxygène disponible pour chaque aspiration de l'utilisateur. La figure 4 des dessins annexés montre une version modifiée de l'invention correspondant à la version de la figure 3, mais dans laquelle la seconde poche ou poche respiratoire auxiliaire 4 est omise et la seconde canalisation 7 comporte essentiellement le réservoir 8 situé à l'extérieur, plutôt qu'à l'intérieur de la poche respiratoire 3, ainsi que le refroidisseur 9. Les appareils de protection respiratoire selon la présente invention répondent aux besoins. La production d'oxyde de carbone par une personne dépend de son poids et des efforts produits. A un niveau d'effort faible, la quantité d'oxyde de carbone est sensiblement basse et à un niveau d'effort élevé, la production d'oxyde de carbone s'accroît. Toutefois, la production d'oxygène par le superoxyde de potassium ou par tout produit chimique similaire est directement proportionnelle à la quantité d'oxyde de carbone absorbée. Dès lors, lorsque le taux d'effort est faible, la quantité d'oxygène produite reste faible; mais dès que le niveau d'effort s'élève, on obtient automatiquement et immédiatement, en réponse, une production d'oxygène accrue. Dès lors, la capacité de production d'oxygène et d'absorption d'oxyde de carbone est sauvegardée à travers les taux variables d'efforts fournis. Ceci contraste avec les systèmes classiques utilisant un filtre absorbant l'oxyde de carbone et une source d'oxygène autonome avec une bouteille ' oxygène ou une bougie de chlorate; dans ces cas en effet, & moins que l'on prévoit une vanne de réglage, l'oxygène est fourni à un taux prédéterminé, ceci indépendamment des efforts fournis. En cas d'urgence, il peut être nécessaire de prévoir une fourniture initiale d'oxygène importante de façon à remplir le capuchon avant qu'un taux suffisant d'oxyde de carbone et d'humidité n'ait pu déclencher, la réaction du superoxyde - de potassium dans le réservoir 8 avec la fourniture d'oxygène. Le réservoir 8 contenant du superoxyde de potassium est alors prévu avec un petit dispositif de démarrage qui est bien connu dans la technique, tel qu'une bougie de chlorate située dans une cartouche et disposée pour être mioe en action lozsue le capuchon est sorti de son emballage. Alternativement, on peut prévoir un plongeur permettant de percer une capacité réduite contenant un acide, lequel en s'échappant vers le superoxyde de potassium démarre la réaction. D'autres dispositifs connus de démarrage peuvent être utilisés de façon à ce que la réaction du superoxyde de potassium soit effective et opérationnelle lorsque et dès que le capuchon 1 est déballé et mis en place sur la tête de l'utilisateur. Les formes de réalisation préférée de la présente invention qui ont été décrites ci-dessus permettent de réaliser un dispositif de protection respiratoire comportant un capuchon apte à envelopper la tête de l'utilisateur; et ce capuchon fournit à l'utilisateur un gaz respirable avec un faible taux d'oxyde de carbone et ceci sans qu'il soit nécessaire de prévoir un masque bucco-nasal à l'intérieur du capuchon. Ce résultat est obtenu en maintenant une circulation satisfaisante de gaz respiratoire & travers le magasin 8 contenant du superoxyde ou toute matière chimique analogue capable d'absorber l'oxyde de carbone et de produire de l'oxygène, le débit de gaz & travers le magasin 8 étant supérieur au débit respiratoire de l'utilisateur portant le capuchon. 22 264989 R E V E N D I CATIONS 1.- Appareil de protection respiratoire comportant des moyens de protection aptes à envelopper les orifices respiratoires de l'utilisateur, de façon à écarter tout gaz nocif présent dans l'atmosphère, de l'espace situé à proximité immédiate des orifices respiratoires, l'appareil comportant en outre des organes poreux (8) retenant un produit chimique apte à absorber l'oxyde de carbone et à produire de l'oxygène et situé dans une position telle que les gaz expirés passent à travers les produits chimiques sur les organes poreux; l'appareil respiratoire étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (14) de mise en circulation de l'air pour assurer le passage des gaz expirés par l'utilisateur depuis la proximité immédiate de la face de l'utilisateur, à travers les produits chimiques situés sur les organes poreux (8), avant que ces gaz soient remis à la disposition de l'utilisateur pour être réinspirés. 23 2649897- 2.- Appareil de protection respiratoire selon la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens (14) de mise en circulation de l'air à travers les produits chimiques sont prévus pour assurer un débit volumique des gaz sur les produits chimiques supérieur au débit respiratoire de l'utilisateur. 3.- Appareil de protection respiratoire selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens de protection sont constitués d'un capuchon flexible (1) entourant la tète de l'utilisateur et comportant une paroi d'étanchéité (2) transversale apte à s'adapter au cou de l'utilisateur. 4.- Appareil de protection respiratoire selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens de protection sont constitués d'un masque facial intégral. 5.- Appareil de protection respiratoire comportant un capuchon flexible (1) pour entourer la tête de l'utilisateur, une paroi d'étanchéité (2) transversale solidaire du capuchon et apte A entourer le cou de 24 2649897 l'utilisateur, de façon à empêcher les gaz nocifs de l'atmosphère d'atteindre l'espace intérieur du capuchon refermé par la paroi d'étanchéité, au moins une poche respiratoire (3), des première et seconde canalisations (5, 7) reliant l'espace intérieur du capuchon à la poche respiratoire (3), caractérisé en ce que l'une des première et seconde canalisations (5, 7)comporte des organes poreux (8) retenant un matériau chimique apte à absorber l'oxyde de carbone et à produire de l'oxygène, et un ventilateur (14) situé dans la poche respiratoire (3) et prévu pour assurer la circulation des gaz exhalés depuis la proximité immédiate des orifices respiratoires de l'utilisateur, ces gaz étant propulsés à travers les produits chimiques disposés sur les dits organes poreux. 6.- Appareil de protection respiratoire selon la revendication 5 caractérisé en ce que la seconde canalisation (7) comporte en outre une poche respiratoire auxiliaire (4) et les organes poreux (8) contenant le matériau chimique sont disposés entre la première poche respiratoire (3) et la poche respiratoire auxiliaire (4). 2 - 7.- Appareil de protection respiratoire selon la revendication 6 caractérisé en ce que la seconde canalisation (7) comporte en outre un dispositif de refroidissement (9) disposé entre les organes poreux (8) et la seconde poche respiratoire (4). 8.- Appareil de protection respiratoire selon la revendication 6 ou la revendication 7 caractérisé en ce que la seconde canalisation (7) comporte un clapet d'inhalation (10) situé entre la poche respiratoire auxiliaire (4) et l'espace intérieur du capuchon refermé par la paroi d'étanchéité. 9.- Appareil de protection respiratoire selon l'une des revendications 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que la seconde poche respiratoire ou poche respiratoire auxiliaire (4) est reliée à la première poche respiratoire ou poche respiratoire principale (3) par l'intermédiaire d'un clapet de sûreté (12). - 10.- Appareil de protection respiratoire selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la première canalisation (5) comporte un clapet d'expiration (6). 26 2649897 11.- Appareil de protection respiratoire selon la revendication 5, caractérisé en ce que il comporte en outre un dispositif de refroidissement (9) disposé dans la seconde canalisation (7) et entre les organes poreux (8) retenant le matériau chimique et l'espace intérieur du capuchon refermé par la paroi d'étanchéité. 12.- Appareil de protection respiratoire selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le produit chimique est constitué de superoxyde de potassium.