Brevet FR2855061A1 — publié le 20041126

i La présente invention concerne un dispositif de fourniture d'oxygène de secours pour un avion et un procédé pour actionner un système de fourniture d'oxygène de secours. On connaît à partir de U.S. 2 934 293 un dispositif de fourniture 5 d'oxygène de secours du type mentionné. Un premier conduit de fourniture et un deuxième conduit de fourniture amènent de l'oxygène à des masques de respiration qui sont agencés le long des rangées des sièges des passagers. Dans ce cas, des masques de respiration sont disposés dans des réceptacles près des sièges. Lors d'une chute de pression dans la cabine 10 passager, les réceptacles sont ouverts à partir d'un emplacement central et les masques de respiration qui renferment de l'oxygène à partir d'un ensemble de bouteilles de gaz sous pression peuvent être retirés. L'inconvénient avec le dispositif de fourniture d'oxygène de secours connu réside en ce qu'un grand réservoir d'oxygène doit être prévu afin 15 d'avoir une fourniture suffisante de gaz à respirer, même dans des situations extrêmes. Ceci nécessite un nombre correspondant de bouteilles de gaz sous pression avec le poids de transport qui résulte de cet état. Un but de la présente invention est d'améliorer un dispositif de fourniture d'oxygène de secours du type mentionné afin qu'on puisse fournir 20 de l'oxygène disponible supplémentairement à la source de gaz de respiration existante. On décrit également un procédé d'actionnement d'un dispositif de fourniture d'oxygène de secours. La solution au but précité selon l'invention est obtenue avec un dispositif de fourniture d'oxygène de secours dans un avion, comprenant en 25 combinaison un dispositif de distribution de gaz pour fournir de l'oxygène à des masques de respiration, une première source d'oxygène sous la forme d'une source de gaz sous pression ou d'un générateur d'oxygène chimique, une deuxième source d'oxygène sous la forme d'un agencement de lits de tamis moléculaires, un moyen de dérivation pour relier sélectivement le 30 dispositif de distribution de gaz à la première source d'oxygène ou à la deuxième source d'oxygène, une sonde de mesure pour fournir un signal d'état correspondant à une altitude de vol prédéterminée et une unité de régulation qui est conçue pour fournir un signal de dérivation de la première source d'oxygène à la deuxième source d'oxygène au moyen de dérivation 35 selon la présence du signal d'état. La solution au but précité est obtenue selon l'invention avec un procédé pour actionner un dispositif de fourniture d'oxygène de secours dans un avion, caractérisé par les étapes de prévoir un dispositif de distribution de gaz pour alimenter des masques de respiration dans l'espace passager avec 5 de l'oxygène, une première source d'oxygène sous la forme d'une source de gaz sous pression ou d'un générateur d'oxygène chimique et une deuxième source d'oxygène sous la forme d'un agencement de lits de tamis moléculaires, relier la première source d'oxygène au dispositif de distribution de gaz eu égard à l'écoulement fourni par la présence d'une chute de 10 pression dans l'espace passager, et commuter la deuxième source d'oxygène lorsqu'on atteint ou se trouve en dessous d'une altitude de vol prédéterminée. L'avantage de l'invention réside essentiellement dans le fait que supplémentairement à la fourniture d'oxygène existante, un agencement de 15 lits de tamis moléculaires est présent, lequel est activé en dessous d'une altitude de vol prédéterminée et produit un gaz de respiration à l'aide de la concentration d'oxygène à partir de l'air de turbine. De cette façon, tant que l'avion ne dépasse pas une altitude de vol prédéterminée d'environ 6 100 mètres, on peut fournir de l'oxygène pendant une durée pratiquement 20 illimitée. La fourniture d'oxygène existante par contraste à partir des bouteilles de gaz sous pression est seulement requise pendant une phase initiale qui est limitée dans le temps jusqu'à ce que l'altitude de vol prédéterminée ait été atteinte. Des avions longs courriers modernes ont souvent des couloirs de vols 25 qui passent au-dessus de zones inhabitées ou à faible population, si bien qu'un atterrissage dans le cas d'une quelconque perturbation n'est pas possible ou un aéroport approprié se trouve à plusieurs heures de vol. Les avions utilisés de nos jours volent à une altitude d'environ 3 100 mètres et dans le cas d'une perturbation, ils doivent être capables d'extraire de l'air de 30 respiration de l'atmosphère environnante qui est appropriée pour la fourniture d'oxygène. Une descente en vol avec une ascension subséquente nécessite une grande consommation de carburant. Avec le dispositif selon la présente invention, I'altitude de vol nécessite seulement d'être réduite à environ 6 100 mètres. En outre, avec l'agencement de lits de tamis moléculaires, la 35 fourniture d'oxygène présent dans les bouteilles de gaz sous pression peut être remplie à nouveau alors que seulement un petit nombre de bouteilles de gaz sous pression nécessite d'être prévu. La présente invention se rapporte à un dispositif dans lequel on prévoit un capteur de pression de cabine pour fournir un signal de chute de 5 pression de cabine au moyen duquel le moyen de dérivation est actionné afin de créer une liaison d'écoulement entre la première source d'oxygène et le système de distribution de gaz. Dans la présente invention, la sonde de mesure délivrant le signal d'état est un capteur d'altitude. Selon l'invention, I'agencement de lits de tamis moléculaires est conçu pour la concentration d'oxygène à partir d'un compresseur d'air. Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple non limitatif sur les dessins annexés dans lesquels: la figure I représente un dispositif de fourniture d'oxygène de secours 15 dans un avion, la figure 2 représente un agencement de lits de tamis moléculaires pour la concentration d'oxygène. La figure 1 représente schématiquement un dispositif de fourniture d'oxygène de secours 1 pour un avion qui n'est pas représenté de façon plus 20 détaillée. Un dispositif de distribution de gaz 2 pour l'oxygène comprend un premier conduit de fourniture 3 et un deuxième conduit de fourniture 4 auxquels sont reliés des masques de respiration 7, 8 par l'intermédiaire de moyens d'étranglement d'obturation 5, 6. Des conduits de fourniture 3, 4 s'étendent le long de rangées de sièges de passagers non représentés sur 25 la figure 1, dans lesquels au-dessus de chaque rangée de sièges se trouvent plusieurs masques de respiration 7, 8 correspondant aux sièges dans un réceptacle 12, 13 qui peut être ouvert au fond. Le dispositif de distribution de gaz 2 est relié à une première source d'oxygène 10 par l'intermédiaire d'un premier clapet d'obturation 9 et à une deuxième source d'oxygène 15 par 30 I'intermédiaire d'un deuxième clapet d'obturation 11. La première source d'oxygène 10 comprend un ensemble de bouteilles de gaz sous pression 14 dans lesquelles de l'oxygène est maintenu pour la fourniture et la deuxième source de gaz sous pression 15 renferme un agencement de lits de tamis moléculaires 16 avec lequel le gaz de respiration est extrait en concentrant 35 de l'oxygène à partir de l'air de turbine. Une unité de régulation 17 est reliée aux clapets d'obturation 9, 11 de l'agencement de lits de tamis moléculaires 16 à un capteur de pression 18 de cabine et à un capteur d'altitude 19. Une unité d'actionnement 20 sert à l'introduction des commandes de régulation et à l'affichage de messages de statuts. Le dispositif de fourniture d'oxygène de secours 1 selon la présente invention fonctionne comme suit: Lors du vol normal, les clapets d'obturation 9, 11 sont fermés et le capteur de pression 18 de cabine fournit des lectures de pression à l'unité de régulation 17. Le capteur d'altitude 19 fournit des lectures de l'altitude de vol 10 courante à l'unité de régulation 17. Les capteurs de pression non représentés en détail sur la figure 1, qui sont agencés avec la première fourniture d'oxygène 10, fournissent des lectures sur la pression des bouteilles par l'intermédiaire du conducteur de signal 23, de sorte que la fourniture d'oxygène courante peut être déterminée dans l'unité de régulation 15 17. La pression de la cabine, I'altitude de vol ainsi que la fourniture d'oxygène sont affichées au pilote par l'intermédiaire de l'unité d'actionnement 20. Si le capteur de pression 18 de cabine enregistre une chute de pression dans l'espace passager, le premier clapet d'obturation 9 est ouvert 20 et avec une brève modification de pression, les réceptacles 12, 13 sont ouverts si bien que les masques de respiration 7, 8 tombent. En même temps, les conduits de fourniture 4 sont rincés avec de l'oxygène o le gaz de rinçage peut s'écouler au travers des clapets de libération de pression 21, 22. L'oxygène atteint les masques de respiration 7, 8 par l'intermédiaire des 25 clapets d'étranglement 5, 6. L'agencement de lits de tamis moléculaires 16 est amené en position opérationnelle et traité par l'intermédiaire du conducteur de signal 24, ce qui dure environ cinq minutes. Le pilote simultanément réduit l'altitude de vol à une valeur inférieure à 7 650 mètres car suffisamment d'oxygène est disponible à l'agencement de lits de tamis 30 moléculaires 16 seulement à une altitude de vol d'environ 6 100 mètres, qui peut être utilisé comme gaz de respiration par concentration. Si le capteur d'altitude 19 enregistre une hauteur de cabine en dessous de 6 100 mètres, le premier clapet d'obturation 9 est fermé et le deuxième clapet d'obturation 11 est ouvert par l'unité de régulation 17. La fourniture de gaz aux masques de respiration 7, 8 provient à présent exclusivement de la deuxième source d'oxygène 15. La figure 2 représente l'agencement de lits de tamis moléculaires 16 avec lequel sont prévus en série une turbine 110 comme source de pression 5 élevée pour fournir de l'air de turbine chaud, un échangeur de chaleur 120, un capteur de température 130, un dispositif de couplage de fermeture rapide 140, un séparateur d'eau 150 pour éliminer l'eau libre de l'air de turbine, un clapet d'obturation 160 pour l'air fourni, un réducteur de pression 170, un clapet de dérivation 180 pour remplir et vider de façon alternée les 10 lits de tamis moléculaires 200, un clapet d'obturation 190 pour un canal de sortie 320, des lits de tamis moléculaires 200 disposés en parallèle, un moyen de transfert d'écoulement 210, des clapets de retour 220, un réceptacle de recueil de gaz 230, un filtre de gaz 240, un capteur de débit 250, un capteur d'oxygène 260, un clapet de dérivation 270 pour le gaz, un 15 dispositif d'étranglement 280, un couplage de fermeture rapide 290, un conduit d'usager 310 et un ensemble de mesure et de régulation 300. Le conduit d'usager 310 est relié au clapet d'obturation 11 (voir figure 1). L'agencement de lits de tamis moléculaires 16 fonctionne de la façon suivante: L'air de turbine chaud, qui est entraîné avec la vapeur d'eau, qui quitte la turbine 110, est refroidi dans l'échangeur de chaleur 120 à environ 30 C. Le capteur de température 130 mesure la température de l'air de turbine derrière l'échangeur de chaleur 120 et transmet cette valeur pour un traitement ultérieur à l'unité de mesure et de régulation 200. Un séparateur 25 d'eau 150 est agencé derrière le couplage de fermeture rapide 140 dans lequel le produit de condensation est retiré et déchargé par l'intermédiaire du canal de sortie 320. Les clapets d'obturation 160 et 190 sont seulement ouverts lors du fonctionnement du dispositif. Ils sont fermés pendant le temps restant afin d'empêcher une pénétration d'humidité dans les lits de tamis 30 moléculaires 200. Au moyen des couplages de fermeture rapide 140, 290, le dispositif peut être complètement séparé de la turbine 110 et du conduit d'usager 310. Le réducteur de pression 170 réduit la pression à une pression de fonctionnement d'environ 2 à 3 bars (200 à 300 kPa). Par l'intermédiaire du 35 clapet de dérivation 180, de l'air est fourni aux lits de tamis moléculaires gauches 200 o de l'azote est adsorbé. Les lits de tamis moléculaires droits 200 sont situés dans la phase de désorption et fournissent l'azote préalablement combiné à l'environnement. Dès que l'adsorption a été terminée, le clapet de dérivation 180 est commuté et les lits de tamis moléculaires droits 200 sont utilisés pour l'opération d'adsorption. Le gaz enrichi avec l'oxygène va dans le réceptacle de recueil de gaz 230 par l'intermédiaire des clapets de retour 220. Afin d'améliorer la régénération des lits de tamis moléculaires 200, une partie du gaz produit est amenée par l'intermédiaire du moyen de transfert d'écoulement 210 aux lits 10 de tamis moléculaires 200 agencés sur le côté droit qui, avec la position de commutation du clapet de dérivation 180 représentée sur la figure, sont disposés dans la phase de désorption. Le gaz est nettoyé dans un filtre de gaz 240 derrière les lits de tamis moléculaires 200. Par la suite, on mesure le débit avec le capteur de débit 250 et la concentration d'oxygène est mesurée 15 avec l'appareil de mesure d'oxygène 260 et est transmise à l'unité de mesure et de régulation 300. Le clapet de dérivation 270 est activé par l'unité de mesure et de régulation 300 afin que pendant la "phase de préparation", le gaz soit introduit dans le canal de sortie 320 par l'intermédiaire d'un moyen 20 d'étranglement 280 et s'écoule dans l'environnement. La phase de préparation est présente tant que la concentration d'oxygène mesurée se trouve en dessous d'une valeur de seuil prédéterminée pour la concentration d'oxygène. A cet effet, la concentration d'oxygène mesurée est comparée constamment à la valeur de seuil prédéterminée dans le moyen de mesure et 25 de régulation 300. Dès que la valeur de seuil a été atteinte ou dépassée et que l'altitude de vol correspondante a été atteinte, le clapet de dérivation 270 reçoit une impulsion de dérivation à partir de l'unité de mesure et de régulation 300 et le gaz va dans le conduit d'usager 310 tant que le clapet d'obturation 11 est ouvert (figure 1). Pour l'échange des données de mesure 30 et de régulation, l'unité de régulation 17 du système de fourniture d'oxygène de secours 1 (figure 1) et l'unité de mesure et de régulation 300 (figure 2) sont reliées l'une à l'autre par un conducteur de données qui n'est pas représenté de façon détaillée. REVENDICATIONS 1. Dispositif de fourniture d'oxygène de secours dans un avion, comprenant en combinaison: un dispositif de distribution de gaz (2) pour fournir de l'oxygène à des masques de respiration (7, 8), une première source d'oxygène (10) sous la forme d'une source de gaz sous pression ou d'un générateur d'oxygène chimique, une deuxième source d'oxygène (15) sous la forme d'un agencement 10 de lits de tamis moléculaires (16), un moyen de dérivation (9, 11) pour relier sélectivement le dispositif de distribution de gaz (2) à la première source d'oxygène (10) ou à la deuxième source d'oxygène (15), une sonde de mesure (19) pour fournir un signal d'état correspondant 15 à une altitude de vol prédéterminée et une unité de régulation (17) qui est conçue pour fournir un signal de dérivation de la première source d'oxygène (10) à la deuxième source d'oxygène (15) au moyen de dérivation (9, 11) selon la présence du signal d'état. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on prévoit un capteur de pression de cabine (18) pour fournir un signal de chute de pression de cabine au moyen duquel le moyen de dérivation (9, 11) est actionné afin de créer une liaison d'écoulement entre la première source d'oxygène (10) et le système de distribution de gaz (2). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la sonde de mesure délivrant le signal d'état est un capteur d'altitude (19). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'agencement de lits de tamis moléculaires (16) est conçu pour la 30 concentration d'oxygène à partir d'un compresseur d'air (110). 5. Procédé pour activer un dispositif de fourniture d'oxygène de secours dans un avion, caractérisé par les étapes de: prévoir un dispositif de distribution de gaz (2) pour alimenter des masques de respiration (7, 8) dans l'espace passager avec de l'oxygène, 35 une première source d'oxygène (10) sous la forme d'une source de gaz sous pression ou d'un générateur d'oxygène chimique et une deuxième source d'oxygène (15) sous la forme d'un agencement de lits de tamis moléculaires (16), relier la première source d'oxygène (10) au système de distribution de 5 gaz (2) eu égard à l'écoulement fourni par la présence d'une chute de pression dans l'espace passager, et commuter la deuxième source d'oxygène (15) lorsqu'on atteint ou se trouve en dessous d'une altitude de vol prédéterminée.