Brevet FR2827661A1 — publié le 20030124

cordement à chaque fois associée sont planes. L'invention concerne un système modulaire d'alimentation en oxygène. Par le brevet US5,605,179 intitulé "Integrated Gas Panel", on con na^'t un système mod ulaire de préparation de gaz destiné à des applications industrielles. Plusieurs moduies d'un système de ce type sont reliés, par l'intermédiaire de conduites de gaz, en un dispositif compact. Depuis quelque temps, on utiiise, à bord des avions, des générateurs d'oxygène qui servent à alimenter l'équipage et les passagers en oxygène. On connat également des générateurs d'oxygène qui, à partir de l'air amblant et, en particulier, de l'air provenant du distributeur du propuiseur, concentrent l'oxygène par adsorption avec changement de pression, ce qui permet ainsi d'ajouter ensuite à l'air respiré du gaz enrichi en oxygène. Les générateurs d'oxygéne connus sont conçus en fonction de la taille de l'avion, de l'importance de i'équipage, de la capacité d'acceuil de passagers de chaque type d'avion, et sont montés fixement à l'intérieur de ceux-ci. L'invention a pour but de fournir un système modulaire d'alimentation en oxygène pouvant être adapté de façon flexible aux besoins d'un avion à un certain moment. Ce but est atteint grâce à un système modulaire d'alimentation en oxygène, comprenant au moins une ossature de module pourvue d'une plaque de base, de cadres disposés parallèlement les uns aux autres, de conduites d'alimentation destinées à l'air amblant, présentant des prises d'air pour le prélèvement d'air, de premières conduites de gaz destinées à l'oxygène, présentant des premiers raccords pour gaz pour e captage de l'oxygène, de deuxièmes conduites destinées à l'air dégagé, présentant des deuxièmes raccords pour gaz pour le captage de l'air dégagé, ainsi que de glissières d'insertion équipées de conduites d'acheminement de donnces, le système modulaire comprenant également au moins un module isolé insérable dans l'ossature de module, chaque module isolé présentant au moins un récipient à tamis moléculaire fixé sur une plaque de base, avec des raccords pour gaz et un contact électrique, et une unité de préparation du gaz destince à l'air amblant amené, un détendeur et une soupape à plusieurs voies, ainsi qu'un réservoir à oxygène monté en aval des récipients à tamis moléculaires montés en parallèle, de sorte que chaque module isolé inséré dans l'ossature de module se trouve relié, par l'intermédiaire des raccords pour gaz, avec une conduite d'alimentation destinée à l'air amblant, avec une première conduite de gaz destinée à l'oxygène et avec une deuxième conduite de gaz destinée à l'air dégagé, et le contact électrique du module isolé est relié à la conduite d'acheminement de données de l'ossature de module. Avantageusement, plusieurs modules isolés sont disposés dans une ossature de module, parallèlement les uns aux autres et perpendiculairement aux conduites d'alimentation, aux premières conduites de gaz et aux deuxièmes conduites de gaz de l'ossature de module. De façon avantageuse, les raccords pour gaz de chaque module isolé, les prises d'air et les premiers et deuxièmes raccords pour gaz de I'ossature de module sont conformés en liaisons par enfichage qui coopèrent ensemble. De préférence, la prise d'air, les raccords pour gaz de l'ossature de module, ainsi que les raccords pour gaz de chaque module isolé sont auto étanchéifiants, de sorte que les raccords ne s'ouvrent que lorsque le module isolé est inséré dans l'ossature de module et est connocté à celle-ci. Selon un mode de réalisation avantageux, le raccordement électrique du contact électrique de chaque module isolé avec la conduite d'acheminement de données de l'ossature de module se présente sous la forme d'une liaison électrique par enfichage. Selon un autre mode de réalisation avantageux, les liaisons par enfichage entre les conduites d'acheminement du gaz de chaque module isolé et celles de l'ossature de module servent également pour la mise en contact électrique entre le contact électrique et la conduite d'acheminement de données. Un avantage essentiel apporté par le système modulaire d'alimentation en oxygène selon la présente invention réside dans la flexibilité d'adaptation de l'alimentation en oxygène, grâce à l'utilisation de modules isolés montés dans une ossature de module spéciale. Ainsi, le système d'alimentation en oxygène, dans les limites des possibilités maximum d'insertion de modules qui sont prédéterminées par l'ossature de module, peut être adapté aux besoins de l'avion, en insérant plus ou moins de modules isolés dans l'ossature de module. Lorsque chaque module isolé est inséré dans l'ossature de module, les raccordements requis avec les conduites pneumatiques et électriques s'effectuent grâce à des éléments de liaison par enfichage. De préférence, les éléments de liaison électriques, mais également pneumatiques, sont fabriqués en pensant à l'enfichage, et on utilise des éléments de liaison par enfichage électro-pneumatiques combinés. Un exemple d'exécution de l'invention va maintenant être expliqué à l'aide de la figure unique, qui montre les composants essentiels d'un système modulaire d'alimentation en oxygène et, plus précisément, dans la partie supérieure de la figure, un module isolé 100 présentant des glissières d'insertion supérieure et inférieure 20, 21, permettant que des modules isolés soient logés dans l'ossature de module 200 représentée dans la partie inférieure de la figure. Chaque module isolé 100 comprend au moins un récipient à tamis moléculaire 11 - dans l'exemple d'exécution, ii y en a deux - dont on a besoin pour obtenir l'adsorption avec changement de pression permettant le dégagement d'oxygène. Les deux récipients à tamis moléculaires 11 de l'exemple d'exécution, qui sont montés en parallèle, sont remplis d'un zéolithe qui laisse passer sélectivement l'oxygène 3 et, en particulier, adsorbe l'azote, qui est un composant essentiel de l'air, ce qui permet de produire de l'oxygène 3 présentant un taux de concentration d'approximativement 94 %. Les différents éléments de chaque module isolé 100 sont fixés sur une plaque de base 1 en matière synthétique ou en aluminium. De l'air ambiant 2 est introduit sous pression par des conduites d'alimentation 22 associées. L'oxygène concentré 3, obtenu à partir de l'air ambiant 2, et l'air 4 dégagé lors du procédé sont acheminés, par des premières conduites de gaz 23 correspondantes, vers les points d'utilisation de l'oxygène 3 ou, par des deuxièmes conduites de gaz 4, vers l'atmosphère. Dans une unité de préparation du gaz 8, la poussière, I'humidité et l'eau sont retirées de l'air ambiant 2 acheminé. En aval de l'unité de préparation du gaz 8 sont montés un détendeur 9, une soupape à plusieurs voies 10 commandée électriquement, les deux récipients à tamis moléculaires 11 montés en parallèle et un réservoir d'oxygène 12, de sorte que, suivant le procédé de l'adsorption avec changement de pression, pendant un certain temps de cycle, I'un des récipients à tamis moléculaire 11 est rempli d'air ambiant 2 et dégage de l'oxygène 3 qui, d'une part, est envoyé dans le réservoir d'oxygène 12 et, d'autre part, s'écoule dans le deuxième récipient à tamis moléculaire 11, afin que l'azote désorbé soit évacué du zéolithe chargé et s'échappe sous forme d'air dégagé 4, jusqu'à ce que le cycle suivant d'adsorption avec changement de pression commence, le deuxième récipient à tamis moléculaire 11 régénéré servant de concentrateur d'oxygène. Si seulement un récipient à tamis moléculaire 11 est utilisé par module isolé 100, ce sont les récipients à tamis moléculaires 11 des différents modules isolés qui assurent les fonctions complémentaires d'adsorption et de désorption. S II est possible de ne pas prévoir de réservoir d'oxygène 12 sous forme de composant séparé, si le système de tuyaux prévu en aval présente un volume important et remplit ainsi la fonction de réservoir d'oxygène 12. Le contact électrique 5 de chaque module isolé 100, par l'intermédiaire d'un contact complémentaire présent sur la glissière d'insertion inférieure 21, associée, de l'ossature de module 200, est fermé lors de l'insertion. Une conduite d'acheminement de données 6 permet un échange, avec une unité centrale d'évaluation et de commande 7, de données d'état sur chaque module isolé 100 et de donnces de commande. Les modules isolés se surveillent automatiquement grâce à des capteurs de mesure (mesure d'oxygène, mesure du courant volumique du gaz, pression du gaz), de sorte que, si l'oxygène produit, mesuré par un capteur d'O:, est de mauvaise qualité, le module isolé 100 qui est concerné est déconnecté pneumatiquement et n'est pas relié à l'autre système d'alimentation en oxygène, jusqu'à ce que la qualité du gaz produit qui est mesurée soit à nouveau correcte. En option, le module défectueux génère un signal d'analyse de maintenance, qui est. par exemple, exploité par un bus informatique ou par des récepteurs électroniques de signaux classiques, le module non déconnecté continuant à fonctionner. Il est facile de changer les modules défectueux en retirant le module défectueux et en insérant un nouveau module. De même, il est possible d'adapter la capacité de production d'oxygène en ajoutant ou en retirant des modules isolés 100 de l'ossature de module 200. Ceci peut être nécessaire, par exemple, en cas de changement du nombre de places destinées aux passagers, dans un avion de ligne. L'ossature de module 200 est constituée par des cadres 25 fixés sur une plaque de base 26. Entre deux cadres 25 constitués, par exemple, en aluminium, des modules isolés 100 superposés sont insérés dans des glissières d'insertion 20, 21 correspondantes. Les conduites d'alimentation 22 pour l'air ambiant, qui comprennent des prises d'air 27, les premières conduites de gaz 23 qui comprennent des premiers raccords pour gaz 29, et les deuxièmes conduites de gaz 24 qui comprennent des deuxièmes raccords pour gaz 31, sont également montées sur le cadre 25. Le passage du gaz entre les s conduites d'acheminement du gaz et les modules isolés 100 s'efFectue, de préference, grâce à la présence d'éléments de liaison par enfichage qui, en option, assurent également le contact électrique avec les conduites d'acheminement de données 6. Les éléments de liaison par enfichage entre les conduites d'acheminement du gaz et les modules isolés 100 sont spécialement doublement auto-étanchéifiantes, de sorte qu'un connecteur de module non utilisé est automatiquement étanchéifié, ce qui permet une montée en pression dans les conduites d'alimentation 22 et dans les premières et deuxièmes conduites d'acheminement du gaz 23, 24. Simultanément, les modules isolés 100, tant qu'ils ne sont pas montés dans l'ossature de module 2, sont étanchéifiés pneumatiquement, de sorte que l'humidité ne peut pas pénétrer dans le module, par exemple lors du transport ou du stockage, et détruire la zéolithe hygroscopique. Pour un avion accueillant 500 passagers, il faut disposer, par exemple, de 15 modules isolés 100 pour alimenter les passagers en oxygène à une altitude de 20 000 pieds. Deux modules isolés 100 sont transportés en supplément afin qu'en cas de défaillance, c'est-à-dire au cas o deux modules isolés 100 tombent en panne, il soit encore possible de garantir la pleine capacité du système d'alimentation en oxygéne. Dans ce cas, chaque module isolé 100 est conçu pour produire un enrichissement de l'oxygéne d'au moins % en volume, pour un courant volumique dégagé standard de 140 litres par minute. REVENDICATIONS 1. Système modulaire d'alimentation en oxygène, comprenant 1.1 au moins une ossature de module (200) pourvue 1.2 d'une plaque de base (26), 1.3 de cadres (25) disposés parallèlement les uns aux autres, 1.4 de conduites d'alimentation (22) destinées à l'air ambiant (2), présentant des prises d'air (27) pour le prélèvement d'air, 1.5 de premières conduites de gaz (23) destinées à l'oxygène (3), présentant des premiers raccords pour gaz (29) pour le captage de l'oxygène, 1.6 de deuxIèmes conduites (24) destinées à l'air dégagé (4), présentant des deuxièmes raccords pour gaz (31) pour le captage de l'air ... degage, ans'que 1.7 de glissières d'insertion (20, 21) équipées de conduites d'acheminement de données (6), le système modulaire comprenant également 2.1 au moins un module isolé (100) insérable dans l'ossature de module (200), 2.2 chaque module isolé (100) présentant au moins un récipient à tamis moléculaire (11) fixé sur une piaque de base (1), avec des raccords pour gaz (36, 38, 40) et un contact électrique (5), et 2.3 une unité de préparation du gaz (8) destinée à l'air amblant amené (2), 2.4 un détendeur (9) et une soupape à plusieurs voies (10), ainsi qu'un réservoir à oxygène (12) monlé en aval des récipients à tamis moléculaires (11) montés en parallèle, de sorte que 3.1 chaque module isolé (100) inséré dans l'ossature de module (200) se trouve relié, par l'intermédiaire des raccords pour gaz (36, 38, 39), avec une conduite d'alimentation (22) destinée à l'air amblant (2), avec une première conduite de gaz (23) destinée à l'oxygène (3) et avec une deuxième conduite de gaz (24) destinée à l'air dégagé (4), et le contact électrique (5) du module isolé (100) est relié à la conduite d'acheminement de données (6) de l'ossature de module (200). 2. Système mod u la ire d'al imentation en oxygène selon la revendication 1, caractérisé en ce que plusieurs modules isolés () sont disposés dans une ossature de module (200), parallèlement les uns aux autres et perpendiculairement aux conduites d'alimentation (22), aux premières conduites de gaz (23) et aux deuxièmes conduites de gaz (24) de l'ossature de module (200). 3. Système modulaire d'alimentation en oxygène selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les raccords pour gaz (36, 38, 40) de chaque module isolé (100), les prises d'air et les premiers et deuxièmes raccords pour gaz (27, 29, 31) de l'ossature de module (200) sont conformés en liaisons par enfichage qui coopèrent ensemble. 4. Système mod u laire d 'a l imentation en oxygène selon au m oi ns l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la prise d'air (27), les raccords pour gaz (29, 31) de l'ossature de module (200), ainsi que les raccords pour gaz (36, 38, 40) de chaque module isolé (100) sont auto étanchéifiants, de sorte que les raccords ne s'ouvrent que lorsque le module isoié (100) est inséré dans l'ossature de module () et est connecté à celle ci. 5. Système modulaire d'alimentation en oxygène selon au moins l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le raccordement électrique du contact électrique () de chaque module isolé (100) avec la conduite d'acheminement de données (6) de l'ossature de module (200) se présente sous la forme d'une liaison électrique par enfichage. 6. Système modulaire d'alimentation en oxygène selon la revendication 3, caractérisé en ce que les liaisons par enfichage entre les conduites d'acheminement du gaz de chaque module isolé (100) et celles de l'ossature de module (200) servent également pour la mise en contact électrique entre le contact électrique () et la conduite d'acheminement de