Brevet FR2911509A1 — publié le 20080725

L'invention concerne un système d'alimentation de secours en oxygène dans un avion comportant une conduite d'alimentation en oxygène présentant une dérivation de conduite. Pour l'alimentation de secours en oxygène dans les avions, on connaît des dispositifs dans lesquels les masques à oxygène des passagers et de l'équipage sont raccordés par des conduites à une source d'oxygène par l'intermédiaire d'un réseau de conduites disposé dans l'avion. Les conduites d'oxygène sont alors disposées également dans des zones où le risque de détérioration et donc, de fuite de la conduite d'oxygène en raison d'aubes de turbine brisées ne peut pas, tout au moins, pas totalement être exclu. Afin d'assurer l'alimentation de secours en oxygène également dans un tel cas, il est connu de prévoir dans ces zones non seulement une conduite mais également deux faisceaux de conduites guidés en parallèle si bien qu'en cas de destruction d'un faisceau de conduites, le deuxième faisceau de conduites est encore disponible de façon redondante pour l'alimentation en oxygène. Mais, il est par ailleurs nécessaire de bloquer le faisceau de conduites endommagé. Alors que les moyens de fermeture aux extrémités, côté aval, des faisceaux de conduites peuvent être constitués par des soupapes anti-retour qui empêchent un flux à travers les faisceaux de conduites dans le sens inverse de leur sens normal d'écoulement, on prévoit, aux extrémités, côté amont, des faisceaux de conduites, des moyens de fermeture actionnés électriquement. Ceux-ci sont commandés par des contacteurs de pression différentielle disposés dans les extrémités, côté aval, des faisceaux de conduites. Dans ces systèmes connus d'alimentation en oxygène de secours, l'installation des moyens de fermeture et des contacteurs de pression différentielle ainsi que la pose des câbles électriques requis à cet effet impliquent un montage d'une grande complexité. De plus, il existe le risque que les lignes d'alimentation de courant et d'acheminement de signal des contacteurs de pression différentielle puissent être également endommagées par des parties d'aubes de turbine se déplaçant autour d'elles, ce qui peut entraîner, dans le pire des cas, une défaillance de l'alimentation en oxygène de secours. Avec cet arrière-plan, l'invention a pour objet de fournir un système d'alimentation sûre en oxygène de secours qui permet une alimentation sûre en oxygène de secours pour les passagers de l'avion et qui peut être réalisé sans grande complexité de montage et à un coût avantageux. Ce problème est résolu selon l'invention par un système tel que la dérivation de conduite est formée par une soupape qui constitue une voie d'écoulement d'une entrée d'oxygène à deux sorties d'oxygène, la soupape étant réalisée de façon à pouvoir être fermée, de façon sélective, au niveau de l'une des sorties d'oxygène. Des modes de réalisation avantageux de l'invention ressortent des sous. revendications, de la description suivante et du dessin. Le système d'alimentation en oxygène de secours selon l'invention présente une conduite d'alimentation en oxygène avec une dérivation au niveau de laquelle la conduite en alimentation d'oxygène se divise en deux faisceaux de conduites parallèles. Ces deux faisceaux de conduites sont disposés à l'intérieur de l'avion, à une distance importante, de telle sorte qu'il n'existe pratiquement aucun risque d'une détérioration simultanée des deux lignes par des parties d'aubes de turbine brisées. Selon l'invention, la dérivation de conduite est constituée d'une soupape qui forme une voie d'écoulement d'une entrée d'oxygène à deux sorties d'oxygène, donc aux faisceaux de conduites parallèles. La soupape est alors réalisée de façon à pouvoir être fermée, de façon sélective, sur l'une des sorties d'oxygène. A l'entrée d'oxygène de la soupape est raccordée la conduite d'alimentation en oxygène venant d'une source d'oxygène. Dans la soupape, la voie d'écoulement se divise en deux canaux d'écoulement qui débouchent sur les sorties d'oxygène de la soupape. A partir des sorties d'oxygène de la soupape sortent deux conduites qui sont disposées dans la zone à risque de l'avion afin d'être ensuite regroupées à l'extérieur de cette zone pour former à nouveau une conduite d'alimentation en oxygène. La soupape est réalisée sous une forme commutable de telle sorte que, dans une première position de commutation, elle crée un passage d'écoulement de l'entrée d'oxygène aux deux sorties d'oxygène. Par ailleurs, la soupape est commutable en deux autres positions de commutation dans lesquelles la voie d'écoulement est fermée depuis l'entrée d'oxygène soit vers une première sortie d'oxygène soit vers une deuxième sortie d'oxygène. Ce mode de réalisation permet d'alimenter, de façon redondante, deux conduites d'alimentation en oxygène guidées en parallèle, dans la zone à risque décrite ci-dessus, auquel cas contrairement aux systèmes connus jusqu'à présent, seul un composant pneumatique est en fait nécessaire pour fermer le cas échéant une conduite endommagée d'alimentation en oxygène et empêcher ainsi une perte d'oxygène involontaire. Dans un mode de réalisation préféré, la soupape est automatiquement commutable en fonction de la pression d'oxygène régnant aux sorties d'oxygène. Ainsi, on peut prévoir des moyens à l'aide desquels la pression d'oxygène peut être détectée du côté de la sortie de la soupape, c'est-à-dire dans les deux faisceaux de conduite dans la zone à risque. En outre, on peut prévoir, de façon appropriée, des moyens de commande qui commandent la soupape en cas de chute de pression survenant à l'une des sorties d'oxygène et provoquée par une fuite sur le faisceau de conduites qui y est raccordé, de telle sorte que la sortie d'oxygène concernée est fermée. De façon avantageuse, la soupape présente un capteur de pression différentielle réalisé de façon à enregistrer la pression d'oxygène aux points de mesure prévus dans la zone des sorties d'oxygène. Ainsi, le capteur de pression différentielle, permet de détecter et de comparer la pression d'oxygène aux deux sorties d'oxygène de la soupape. Dans le cas d'une différence de pression, c'est-à-dire en cas de pressions différentes aux deux sorties d'oxygène, ce qui est un indice de détérioration de l'une des deux conduites d'oxygène sortant des sorties d'oxygène, la soupape peut être réglée au moyen d'une commande réalisée en conséquence, de telle sorte que la sortie d'oxygène de la soupape d'où sort la conduite d'oxygène endommagée, est fermée. Du côté de l'arrivée des points de mesure aux sorties d'oxygène, on dispose de préférence des obturateurs. Ainsi, il est prévu dans la soupape, à la sortie de la dérivation de conduite, des étranglements de la section transversale qui, en cas d'écoulement, côté aval des obturateurs, entraînent une diminution de la pression d'oxygène. Les flux massiques s'écoulant à travers les obturateurs peuvent être comparés par détermination de la différence de la pression d'oxygène derrière les obturateurs et, de cette façon, une fuite peut être constatée sur les conduites d'oxygène raccordées aux sorties d'oxygène. La structure de la soupape constituant la dérivation de conduite du système d'alimentation en oxygène de secours selon l'invention est en principe de n'importe quelle nature dans la mesure où la soupape présente une entrée créant un passage d'écoulement avec les sorties, auquel cas, indépendamment d'une position dans laquelle l'entrée de la soupape présente un passage d'écoulement avec les deux sorties, la soupape est commutable dans deux autres positions dans lesquelles l'une des deux sorties est respectivement fermée. Ainsi, la soupape peut être réalisée par exemple en tant que soupape à tiroir. De façon particulièrement préférée, la soupape présente en fait un corps de soupape tournant, de préférence sphérique, qui présente un canal d'écoulement correspondant à l'entrée d'oxygène et aux sorties d'oxygène de la soupape. Dans ce mode de réalisation, il est prévu, sur le boîtier de la soupape, trois canaux d'écoulement qui partent de l'entrée d'oxygène et des deux sorties d'oxygène et débouchent dans une chambre de soupape réalisée dans le boîtier. La forme de la chambre de soupape est complémentaire de la forme du corps de soupape et est réalisée par exemple en forme de sphère creuse, pour un corps de soupape sphérique. Le corps de soupape présente, de préférence, un premier canal d'écoulement qui relie l'une à l'autre deux ouvertures réalisées sur le pourtour extérieur du corps de soupape. Par ailleurs, il est prévu, sur le corps de soupape, un deuxième canal d'écoulement qui sort de son côté extérieur et débouche dans le premier canal d'écoulement Le premier et le deuxième canal d'écoulement réalisés sur le corps de soupape sont orientés, de façon appropriée, de telle sorte que le premier canal d'écoulement du corps de soupape peut dans une première position de commutation coïncider avec les canaux d'écoulement, débouchant dans les sorties d'oxygène, du boîtier de soupape, de telle sorte que le boîtier de soupape et le corps de soupape forment un canal d'écoulement commun à travers la soupape et en même temps, le deuxième canal d'écoulement réalisé sur le corps de soupape forme également, avec le canal d'écoulement partant de l'entrée d'oxygène et réalisé sur le boîtier de soupape, un canal d'écoulement commun qui débouche ensuite dans le canal d'écoulement de la soupape reliant les sorties d'oxygène. Par ailleurs, les canaux d'écoulement sont disposés sur le corps de soupape de telle sorte que le corps de soupape peut pivoter dans deux autres positions de commutation, dans lesquelles un passage d'écoulement est créé depuis l'entrée d'oxygène vers seulement une sortie d'oxygène tandis que le passage d'écoulement vers l'autre sortie d'oxygène de la soupape est fermé. De façon avantageuse, pour commander où commuter la soupape, le corps de soupape est couplé de manière mobile à un moteur d'entraînement, de préférence à un moteur d'entraînement actionné par voie électrique. Un arbre de commande du moteur d'entraînement peut alors être relié directement de façon active au corps de soupape, mais il est prévu, de façon préférée, un couplage mobile du moteur d'entraînement avec le corps de soupape par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission, de préférence par l'intermédiaire d'un démultiplicateur. De façon appropriée, le moteur d'entraînement peut être commandé par le capteur de pression différentielle. Dans ce cas, un signal, généré par le capteur de pression différentielle lors d'une différence de pression aux deux sorties d'oxygène, est utilisé comme signal de commande pour le moteur d'entraînement. Pour pouvoir vérifier l'aptitude au fonctionnement de la soupape lorsqu'elle est montée, il est prévu de façon préférée d'autres moyens de commande à l'aide desquels un contrôle séquentiel de chaque état de commutation de la soupape est possible au moyen d'une commande de contrôle externe. On peut alors déterminer, de préférence avec des contacteurs ou des interrupteurs fin de course prévus sur la soupape, si la soupape a atteint dans chaque cas la position de commutation correcte. L'invention est davantage illustrée à l'aide d'un mode de réalisation représenté sur la figure. La figure montre un schéma de principe d'une soupape, constituant une dérivation de conduite, du système d'alimentation en oxygène de secours selon l'invention. La soupape 2 montrée sur la figure présente un boîtier 4 dans lequel est réalisée au centre une chambre de soupape 6 en forme de sphère creuse. Dans la chambre de soupape 6, un corps de soupape 8 de forme sphérique est monté à rotation avec un jeu réduit. A travers le boîtier 4 de la soupape 2 s'étendent deux canaux d'écoulement 10 et 12 qui débouchent d'une part, dans la chambre de soupape 6 et d'autre part, dans deux tubulures de raccordement 14 et 16 disposées sur le côté extérieur du boîtier 4. Le canal d'écoulement 10 forme alors sur la tubulure de raccordement 14 une première sortie d'oxygène 18 et le canal d'écoulement 12 forme sur la tubulure de raccordement 16 une deuxième sortie d'oxygène 20. Les canaux d'écoulement 10 et 12 sont orientés de façon à présenter un axe longitudinal A commun, l'axe longitudinal A passant par le centre de la chambre de soupape 6. Par ailleurs, il est prévu, sur le boîtier 4, un autre canal d'écoulement 22 qui d'une part, débouche également dans la chambre de soupape 6 et d'autre part, dans une autre tubulure de raccordement 24 disposée sur le côté extérieur du boîtier 4. La tubulure de raccordement 24 forme une entrée d'oxygène 26. Le canal d'écoulement 22 présente un axe longitudinal B et est disposé de façon à ce que l'axe longitudinal A des canaux d'écoulement 10 et 12 ainsi que l'axe longitudinal B du canal d'écoulement 22 soient situés dans un plan commun, l'axe longitudinal A étant orienté normalement à l'axe longitudinal B. Le corps de soupape 8 est traversé par un alésage passant par le centre de la sphère et formant un canal d'écoulement 28 dans le corps de soupape 8. Par ailleurs, il est prévu sur le corps de soupape 8 un autre canal d'écoulement 30 qui est orienté normalement par rapport au canal d'écoulement 28 et débouche dans celui-ci dans la région du centre de la sphère du corps de soupape 8. Les canaux d'écoulement 28 et 30 forment ensemble une dérivation d'écoulement en forme de T. Le corps de soupape 8 monté à rotation dans la chambre de soupape 6 peut être pivoté dans une position dans laquelle le canal d'écoulement 28 du corps de soupape 8 est aligné avec les canaux d'écoulement 10 et 12 réalisés sur le boîtier 4, et dans laquelle en même temps, le canal d'écoulement 30 du corps de soupape 8 est aligné avec le canal d'écoulement 22 du boîtier 4. De cette façon, il est formé un passage d'écoulement depuis l'entrée d'oxygène 26 de la tubulure de raccordement 24 vers les sorties d'oxygène 18 et 20 réalisées sur les tubulures de raccordement 14 et 16. Par ailleurs, le corps de soupape 8 peut être pivoté dans une position dans laquelle le canal d'écoulement 28 du corps de soupape est aligné avec le canal d'écoulement 22 du boîtier 4, et dans laquelle le canal d'écoulement 30 du corps de soupape est aligné avec le canal d'écoulement 12 du boîtier 4. Dans cette position, le canal d'écoulement 10 du boîtier 4 est fermé par le corps de soupape 8, de telle sorte qu'il existe seulement un passage d'écoulement depuis l'entrée d'oxygène 26 vers la sortie d'oxygène 20. Enfin, il est encore prévu une autre position du corps de soupape dans laquelle le canal d'écoulement 22 du boîtier, le canal d'écoulement 28 et le canal d'écoulement 30 du corps de soupape forment, avec le canal d'écoulement 10 du boîtier 4, une voie d'écoulement depuis l'entrée d'oxygène 26 vers la sortie d'oxygène 18, auquel cas le canal d'écoulement 12 vers la sortie d'oxygène 20 est fermé par le corps de soupape 8. La rotation du corps de soupape 8 dans les positions de commutation décrites précédemment s'effectue au moyen d'un moteur d'entraînement non représenté sur la figure, actionnable électriquement et disposé dans le boîtier 4 de la soupape 2. Le couplage mobile du moteur d'entraînement avec le corps de soupape 8 est alors réalisé à l'aide d'un démultiplicateur également non représenté. La commande du moteur d'entraînement se fait par l'intermédiaire d'un capteur de pression différentielle 32 disposé sur le côté extérieur du boîtier 4. Par l'intermédiaire de conduites 34 et 36, des points de mesure 38 et 40 sont reliés par des conduites au capteur de pression différentielle 32. Un point de mesure 38 est ainsi disposé dans le canal d'écoulement 10 entre la sortie d'oxygène 18 et un obturateur 42 disposé près de la sortie d'oxygène 18 et un autre point de mesure 40 est disposé directement côté aval d'un obturateur 44 qui est prévu dans le canal d'écoulement 12 à proximité de la sortie d'oxygène 20. A l'état monté de la soupape 2 dans le système d'alimentation en oxygène de secours selon l'invention, sur la tubulure de raccordement 24 formant l'entrée d'oxygène 26 est raccordée une conduite d'alimentation en oxygène non représentée sur la figure, venant d'une source d'oxygène également non représentée. Sur les deux tubulures de raccordement 14 et 16 sont raccordés des faisceaux de conduites, non montrés sur la figure, de la conduite d'alimentation en oxygène qui sont disposés dans un avion dans une zone à risque en raison d'aubes de turbine brisées. En cas de décompression, l'oxygène est conduit de la source d'oxygène vers les masques à oxygène des passagers de l'avion en passant par la soupape 2 et les conduites d'alimentation en oxygène disposées sur la soupape côté entrée et côté sortie. Aux points de mesure 38 et 40, la pression d'oxygène ou le flux massique de l'oxygène s'écoulant sont enregistrés aux sorties d'oxygène 18 et 20. Si l'un des faisceaux de conduite, raccordés aux tubulures de raccordement 14 et 16, de la conduite d'alimentation en oxygène est endommagé de telle sorte que, sur ce faisceau de conduites, l'oxygène peut s'écouler dans l'environnement, cette détérioration à la sortie d'oxygène 18 ou 20 de la tubulure de raccordement 14 ou 16 concernée se manifeste sous la forme d'une chute de pression et donc en même temps, sous la forme d'un flux massique accru. En comparant les valeurs de pression aux deux sorties d'oxygène 18 et 20, le capteur de pression différentielle détermine une différence de pression survenant en cas de fuite sur un faisceau de conduites et la convertit en un signal de commande à l'aide duquel le moteur d'entraînement est commandé pour régler le corps de soupape 8 de la soupape 2 de telle sorte que le canal d'écoulement de la soupape 2 qui conduit à la tubulure de raccordement 14 ou 18 à laquelle est raccordé le faisceau de conduites endommagé, est fermé si bien que l'oxygène n'est plus amené aux passagers de l'avion que par le faisceau de conduites intact. 9 Liste des références 2 Soupape 4 Boîtier 6 Chambre de soupape 8 Corps de soupape 10 Canal d'écoulement 12 Canal d'écoulement 14 Tubulure de raccordement 16 Tubulure de raccordement 18 Sortie d'oxygène 20 Sortie d'oxygène 22 Canal d'écoulement 24 Tubulure de raccordement 26 Entrée d'oxygène 28 Canal d'écoulement 30 Canal d'écoulement 32 Capteur de pression différentielle 34 Conduite 36 Conduite 38 Point de mesure 40 Point de mesure 42 Obturateur 44 Obturateur A - Axe longitudinal B - Axe longitudinal REVENDICATIONS 1. Système d'alimentation en oxygène de secours dans un avion comportant une conduite d'alimentation en oxygène présentant une dérivation de conduite, caractérisé en ce que la dérivation de conduite est formée par une soupape (2) qui constitue une voie d'écoulement d'une entrée d'oxygène (26) à deux sorties d'oxygène (18, 20), la soupape étant réalisée de façon à pouvoir être fermée, de façon sélective, au niveau de l'une des sorties d'oxygène. 2. Système d'alimentation en oxygène de secours selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape (2) peut être commutée automatiquement en fonction de la pression d'oxygène régnant aux sorties d'oxygène (18, 20). 3. Système d'alimentation en oxygène de secours selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape (2) présente un capteur de pression différentielle (32) réalisé de telle sorte qu'il enregistre la pression d'oxygène aux points de mesure (38, 40) prévus dans la zone des sorties d'oxygène (18, 20). 4. Système d'alimentation en oxygène de secours selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un obturateur (42, 44) est respectivement disposé aux sorties d'oxygène (18, 20), côté arrivée des points de mesure. 5. Système d'alimentation en oxygène de secours selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la soupape (2) présente un corps de soupape (8) pouvant pivoter, de préférence sphérique, qui dispose d'un canal d'écoulement (28, 30) correspondant à l'entrée d'oxygène (26) et aux sorties d'oxygène (18, 20) de la soupape (2). 6. Système d'alimentation en oxygène de secours selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps de soupape (8) est couplé de manière mobile avec un moteur d'entraînement. 7. Système d'alimentation en oxygène de secours selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moteur d'entraînement peut être commandé par le capteur de pression différentielle (32).