Brevet FR2870820A1 — publié le 20051202

La présente invention concerne un dispositif pour la décomposition de l'air à bord d'un avion ou autre aéronef, qui comprend un système de conditionnement d'air et de pressurisation destiné à alimenter en air respirable la cabine de l'avion. La présente invention se rapporte également à un avion ou autre aéronef équipé d'un tel dispositif. Les avions de transport de passagers comprennent des systèmes d'alimentation de secours en oxygène, qui fournissent de l'oxygène aux passagers dans des situations d'urgence. L'oxygène nécessaire à cette fin est io emportée à bord des avions dans des bouteilles d'oxygène ou des réservoirs d'oxygène et/ou est produit, pendant le vol, par des installations de production d'oxygène. Les installations connues de production d'oxygène présentes à bord d'avions consistent en des installations de décomposition de l'air, qui fonctionnent selon le principe de l'adsorption alternée sous pression. Ces installations de décomposition de l'air requièrent habituellement de l'air sous pression, qui est mis à disposition par les moteurs de propulsion principaux ou auxiliaires de l'avion ou par des générateurs séparés d'air sous pression. Un inconvénient dans l'utilisation de l'air issu des moteurs de propulsion est que celui-ci est très chaud et présente une pression trop élevée et une charge en eau trop importante, si bien qu'il doit subir un traitement préliminaire complexe, avant de pouvoir être amené à l'installation d'adsorption alternée sous pression. Il s'ensuit que l'installation de décomposition de l'air est très complexe sur le plan technique et dans sa construction. Compte tenu de ce qui précède, la présente invention s'est fixé pour but de procurer un dispositif pour la décomposition de l'air qui ne présente pas les inconvénients susmentionnés et puisse être réalisé sans grande complexité de conception et à un coût modéré. Conformément à l'invention, ce but est atteint par un dispositif pour la décomposition de l'air du type spécifié en introduction, qui se caractérise en ce qu'il est alimenté en air par le système de conditionnement d'air et de pressurisation pour la cabine de l'avion. Le dispositif conforme à l'invention, qui permet de produire de l'air à bord d'un avion, est, de façon avantageuse, alimenté en air par le système de conditionnement d'air et de pressurisation pour la cabine de l'avion, de sorte qu'aucun appareil n'est nécessaire pour le traitement préliminaire de l'air relativement à sa pression, sa température et son degré hygrométrique. Dans le système de conditionnement d'air et de pressurisation, l'air sous pression, amené à ce dernier, est conditionné en ce qui concerne la pression, la température et la teneur en eau conformément aux conditions requises à l'intérieur de la cabine de l'avion, ce qui signifie que l'eau est extraite de l'air dans le système de conditionnement d'air et de pressurisation et que la température et la pression de l'air sont adaptées aux conditions imposées dans la cabine. io Un flux partiel de l'air ainsi conditionné est dérivé du système de conditionnement d'air et de pressurisation et amené au dispositif de décomposition de l'air. La partie restante de l'air du système de conditionnement d'air et de pressurisation continue à être envoyée dans la cabine de l'avion. Dans le dispositif de décomposition de l'air, l'air dérivé du système de conditionnement d'air et de pressurisation est décomposé en ses constituants principaux, à savoir l'azote et l'oxygène. L'air traverse alors sous pression, dans les unités d'adsorption alternée sous pression, un tamis moléculaire, auquel l'azote se lie par adsorption, pendant que l'oxygène passe à travers le tamis moléculaire. C'est de cette manière que s'effectue la séparation souhaitée de l'azote et de l'oxygène. Au bout d'un certain temps, la capacité d'adsorption du tamis moléculaire s'épuise, de sorte qu'une régénération ou désorption de l'adsorbant chargé devient nécessaire. Pour pouvoir garantir, dans le dispositif de décomposition de l'air, un fractionnement de l'air par adsorption avec une délivrance continue de produit, il faut mettre en service, en parallèle l'une sur l'autre, au moins deux unités d'adsorption alternée sous pression, dont une sépare les constituants de l'air, pendant que l'autre est en même temps régénérée. L'oxygène séparé par le dispositif de décomposition de l'air est, dans des situations d'urgence ou en cas de besoin, amené au système de fourniture d'oxygène de l'avion. Pendant l'activité de vol normale, l'oxygène et/ou l'azote, séparé au moyen du dispositif de décomposition de l'air, est déchargé dans la cabine de l'avion et de l'azote est, le cas échéant aussi, déchargé hors de l'avion. Avantageusement, le dispositif de décomposition de l'air présente, pour cette raison, une sortie par laquelle l'oxygène et/ou l'azote peut être déchargé dans la cabine de l'avion. De cette manière, la proportion d'oxygène dans l'air ambiant à l'intérieur de la cabine peut être accrue, la proportion d'oxygène pouvant alors être augmentée avec l'accroissement de l'altitude de vol. Grâce à cet enrichissement en oxygène de l'air ambiant à l'intérieur de la cabine, le risque de fatigue due au décalage horaire peut être réduit. En outre, la sensation de vol perçue est améliorée. De façon avantageuse, le dispositif de décomposition de l'air présente une sortie supplémentaire, par laquelle l'azote peut être dérivée dans les réservoirs de carburant et/ou la soute. Envoyer l'azote dans les réservoirs de io carburant et la soute minimise les risques d'incendie à bord de l'avion. L'enrichissement en azote de l'air se trouvant dans les réservoirs de carburant et la soute, réduit la pression partielle de l'oxygène présent dans cet air, si bien que, par exemple, dans les réservoirs de carburant, le danger d'une inflammation des vapeurs de kérosène présentes dans ces réservoirs est réduit en conséquence. Pour permettre de régler le débit du flux d'oxygène et/ou du flux d'azote envoyé dans la cabine de l'avion, le dispositif de décomposition de l'air comporte, de façon utile, au moins une vanne de réglage. A l'aide de cette vanne de réglage, la composition de l'air dans la cabine de l'avion peut être modifiée d'une façon correspondant aux conditions de vol, par exemple à l'altitude de vol. Un mode de réalisation de la présente invention va maintenant être décrit plus en détail, mais uniquement à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dont la figure unique montre un croquis de principe d'un dispositif pour la décomposition de l'air à bord d'un avion, conforme à ce mode de réalisation de l'invention. Sur la figure, il est représenté une source d'air sous pression 2, qui est raccordée à un système de conditionnement d'air et de pressurisation 4 et qui alimente ce dernier en air comprimé. La source d'air sous pression 2 est constituée, en général, par le compresseur haute et moyenne pression des moteurs de propulsion principaux de l'avion ou d'une turbine auxiliaire. L'air comprimé quitte la source d'air sous pression 2 à une température d'environ 300 C. Pour cette raison, il est prévu, dans le système de conditionnement d'air et de pressurisation 4, des échangeurs de chaleur (non représentés), qui refroidissent l'air en l'amenant à la température de la cabine. A de basses altitudes de vol, en particulier lors de la traversée de nuages, l'air extérieur, recueilli par les turbines, peut présenter une charge en eau élevée. Cette eau est extraite de l'air dans le système de conditionnement d'air et de pressurisation 4, à l'aide d'un séparateur d'eau non représenté sur la figure. Dans le système de conditionnement d'air et de pressurisation 4, l'air comprimé est, en outre, détendu jusqu'à la pression requise à l'intérieur de la cabine. Une partie de l'air ainsi conditionné quitte le système de conditionnement d'air et de pressurisation 4 par une première sortie 6 et est io envoyée dans l'espace 8 constituant la cabine de l'avion de transport de passagers, pour l'établissement de la pression interne de la cabine et pour sa climatisation. Un deuxième flux partiel de l'air conditionné par le système de conditionnement d'air et de pressurisation 4 est amené à un dispositif de décomposition de l'air 12 au travers d'une deuxième sortie 10 sur le système de conditionnement d'air et de pressurisation 4. Le dispositif de décomposition de l'air 12 comporte des unités d'adsorption alternée sous pression (non représentées), dans lesquelles l'air est décomposé en ses constituants principaux, à savoir l'azote et l'oxygène. Pour des raisons de stabilité, les unités d'adsorption alternée sous pression peuvent être mises en service permanent pendant toute la durée du vol. L'azote et l'oxygène, séparés par les unités d'adsorption alternée sous pression, sont acheminés, au travers d'une première sortie 14 du dispositif de décomposition de l'air 12, à un ensemble utilisateur 16. Concernant cet ensemble utilisateur 16, il s'agit, d'une part, de l'alimentation de secours en oxygène de l'avion, à laquelle est envoyé de l'oxygène pratiquement pur, et, d'autre part, des réservoirs de carburant et/ou de la soute, qui sont balayés avec l'azote séparé par le dispositif de décomposition de l'air 12, en vue d'une réduction des risques d'incendie. Le dispositif de décomposition de l'air 12 présente une autre sortie 18. Par l'intermédiaire de cette sortie 18, l'espace intérieur de la cabine 8 est, pendant l'activité de vol normale, alimenté en supplément d'oxygène et, de préférence, d'autres espaces, comme par exemple la soute et les réservoirs de carburant, sont alimentés en azote. Pour permettre d'ajuster le débit volumique d'oxygène ou d'azote, le conduit d'arrivée provenant de la sortie 18 comporte une vanne de réglage 20. La vanne de réglage 20 peut être excitée par une électronique de commande du système de conditionnement d'air et de pressurisation 4, pour ainsi, par exemple, accroître la pression partielle de l'oxygène dans l'air ambiant de la cabine. Liste des références numériques 2 Source de pression 4 Système de conditionnement d'air et de pressurisation 6 Sortie 8 Espace intérieur de la cabine Sortie 12 Dispositif de décomposition de l'air 14 Sortie io 16 Ensemble utilisateur 18 Sortie Vanne de réglage REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la décomposition de l'air (12) à bord d'un avion ou autre aéronef, qui comprend un système de conditionnement d'air et de pressurisation (4) destiné à alimenter en air respirable la cabine (8) de l'avion, caractérisé en ce qu'il est lui-même alimenté en air par le système de conditionnement d'air et de pressurisation (4) pour la cabine (8) de l'avion. 2. Dispositif pour la décomposition de l'air (12) selon la io revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux unités d'adsorption alternée sous pression. 3. Dispositif pour la décomposition de l'air (12) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il présente une sortie (18) par laquelle de l'oxygène et/ou de l'azote peut être déchargé dans la cabine (8) de l'avion. 4. Dispositif pour la décomposition de l'air (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il présente une sortie (14) par laquelle de l'azote peut être déchargé dans les réservoirs de carburant et/ou la soute. 5. Dispositif pour la décomposition de l'air (12) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une vanne de réglage (20), avec laquelle le débit du flux d'oxygène et/ou du flux d'azote, envoyé dans la cabine (8) de l'avion, peut être réglé. 6. Avion ou autre aéronef équipé d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.