Brevet FR3091486A1 — publié le 20200710

Description Titre de l'invention : Alimentation d'urgence en oxygène pour des passagers d'un avion et avion avec une telle alimentation d'urgence en oxygène [pool L'invention concerne une alimentation d'urgence en oxygène pour des passagers dans un avion et respectivement un avion avec une telle alimentation d'urgence en oxygène pour des passagers. [0002] Des alimentations d'urgence en oxygène pour des passagers dans un avion font partie de l'état de la technique ; elles servent à assurer que, en cas de chute de pression soudaine à grande altitude, les passagers sont alimentés avec une quantité suffisante d'oxygène jusqu'à ce que l'avion soit descendu à une altitude à laquelle il est assuré que les passagers sont alimentés suffisamment en oxygène provenant de l'environnement. A cette fin, typiquement, des contenants avec des masques de respiration sont disposés au-dessus des rangées de sièges, lesquels contenants s'ouvrent en cas de chute de pression soudaine, si bien que les masques de respiration tombent vers les passagers et mettent à disposition des passagers l'oxygène nécessaire provenant de générateurs d'oxygène ou de bouteilles d'oxygène sous pression. Il y a des systèmes qui alimentent les masques de respiration continuellement en oxygène lequel est entreposé dans un sac dit « sac d'économie », à savoir un réservoir, disposé au masque de respiration, et des systèmes qui acheminent à l'utilisateur d'un masque de respiration, en début d'inspiration, une quantité dosée d'oxygène appelée le volume bolus et qui mettent ensuite à disposition de l'air d'environnement comme gaz à respirer. Les masques de respiration mentionnés en dernier, appelés des masques de respiration par impulsion, n'ont pas de réservoir et sont reliés directement, par un conduit, à l'alimentation d'urgence en oxygène. Le principe d'alimentation mentionné en dernier est particulièrement intéressant en ce qui concerne à la quantité d'oxygène à amener, puisque l'oxygène mis à disposition arrive presque entièrement aux poumons des passagers et peut donc être calculé plus justement que pour le système mentionné en premier. Par contre, il est nécessaire qu'à chaque masque de respiration à impulsion soit associée une valve de fermeture particulière (valve de fermeture individuelle) qui est asservie par une commande par impulsion de respiration et qui commande la quantité d'oxygène, c'est-à-dire le temps pendant lequel la valve doit rester ouverte, en fonction de la pression dans la cabine et cela de façon que, au début de l'inspiration, c'est-à-dire lorsqu'une dépression est créée dans le masque à impulsion, la valve s'ouvre et la quantité nécessaire d'oxygène est mise à disposition. La dépression est saisie par un capteur de pression ou un commutateur commandé en pression situé dans 2 le masque de respiration ou dans le conduit y acheminant de l'oxygène. [0003] Une telle alimentation d'urgence en oxygène est connue par exemple du document DE 10 2005 013 658 B4. Le régulateur de respiration à impulsion qui y est décrit, fonctionne mécaniquement, c'est-à-dire qu'il présente une conception complexe et est cher et lourd. Dans ce sens, des systèmes comprenant des valves de fermeture individuelles commandées de façon électromagnétique qui sont disponibles sous la forme de valves marche/arrêt (valves marche/arrêt), sont plus avantageuses et moins encombrantes. Un tel système est connu du document DE 10 2004 042 388 B3. [0004] Ce qui est désavantageux dans les valves commandées de façon électromagnétique est le fait que, même dans des situations d'urgence dans lesquelles elles doivent fonctionner, il doit y avoir au moins une alimentation d'urgence en courant. Pour cela, dans les avions de ligne, il y a une turbine auxiliaire (turbine RAM-Air) qui assure, même en cas de défaillance de tous les réacteurs, qu'une alimentation d'urgence en courant soit assurée, mais qui est un peu juste en puissance. [0005] Partant de cet état de la technique, le but de l'invention est de mettre à disposition une alimentation d'urgence en oxygène pour des passagers dans un avion qui soit avantageuse en coûts de fabrication et présente un faible poids, d'une part, et qui assure, même en cas de défaillance de l'alimentation d'urgence en courant, une alimentation suffisante en oxygène des passagers. [0006] Ce but est atteint avec une alimentation d'urgence en oxygène ayant les caracté- ristiques figurant dans la revendication 1, à savoir une alimentation d'urgence en oxygène pour des passagers dans un avion, avec une source d'oxygène et un nombre de masques de respiration à impulsion qui sont raccordés par des conduits à une source d'oxygène, dans chaque conduit allant vers un masque de respiration, une valve de fermeture individuelle étant prévue qui, dans un état non actionné, est commandée en fermeture, comprenant une commande par impulsion de respiration pour actionner chaque valve de fermeture individuelle, avec un conduit auxiliaire qui relie la source d'oxygène aux masques de respiration en contournant les valves de fermeture individuelles, et qui est relié, par une valve asti-retour respective, au conduit respectif allant au masque de respiration ou au masque de respiration lui-même, le conduit auxiliaire étant relié à la source d'oxygène via une valve de fermeture centrale qui, en l'état non actionné, est commandée en ouverture. Des modes de réalisation avantageux de l'invention sont indiqués dans les revendications dépendantes, la description ci-après et les dessins. En outre, la solution selon l'invention met également à disposition un avion avec une telle alimentation d'urgence en oxygène. [0007] Dans le sens de l'invention, on désigne par alimentation d'urgence en oxygène un agencement, un dispositif, un système qui, partant d'une source d'oxygène et via un réseau de conduits comportant des agencements de valves, met à disposition d'un 3 nombre de masques à oxygène, donc de masques de respiration, en cas d'une chute de pression soudaine, l'oxygène nécessaire pour les passagers dans l'avion. Est considéré comme avion dans cc sens, tout aéronef qui peut se trouver à des altitudes critiques pour l'alimentation en gaz de respiration, à savoir typiquement supérieures à 10.000 pieds. [0008] L'alimentation d'urgence en oxygène selon l'invention pour des passagers dans un avion comprend une source d'oxygène qui peut être constituée d'une ou de plusieurs bouteilles d'oxygène sous pression et/ou d'un ou de plusieurs générateurs chimiques d'oxygène et qui alimente un nombre de masques de respiration à impulsion reliés à la source d'oxygène par des conduits. Dans chaque conduit allant vers un masque de respiration, une valve de fermeture est prévue qui sera appelée par la suite une valve de fermeture individuelle et qui est configurée de façon que, dans un état non actionné, elle est commandée en fermeture. En outre, est prévue une commande par impulsion de respiration pour actionner ou commander chaque valve de fermeture individuelle, ce qui est réalisé typiquement mais non nécessairement par un circuit électronique. Conformément à l'invention, un conduit auxiliaire (également appelé conduit d'urgence) est prévu qui relie la source d'oxygène aux masques de respiration en contournant les valves de fermeture individuelles, et qui est relié, par une valve antiretour respective, au conduit respectif allant au masque de respiration ou au masque de respiration lui-même, lorsqu'un raccord particulier est prévu pour ce conduit auxiliaire sur le masque de respiration. Ce conduit auxiliaire est relié à la source d'oxygène via une valve de fermeture fonctionnant comme valve de dérivation, appelée par la suite une valve de fermeture centrale, cette valve de fermeture étant configurée de façon que, en l'état non actionné, elle soit commandée en ouverture. [0009] L'idée de base de la solution selon l'invention est de prévoir un système d'alimentation d'urgence en oxygène qui est optimisé en ce qui concerne le besoin en oxygène, qui est donc prévu uniquement pour la mise à disposition du volume bolus, qui présente une conception simple, faible en poids et fiable, c'est-à-dire qui comprend des valves de fermeture individuelles, typiquement des valves magnétiques, mais qui est en mesure de mettre à disposition suffisamment d'oxygène, même en cas de défaillance de l'alimentation d'urgence en courant. Conformément à l'invention, ceci est réalisé par le fait qu'un conduit auxiliaire est prévu, donc un conduit supplémentaire, qui, partant de la source d'oxygène et contournant les valves de fermeture individuelles, donc parallèlement à ces dernières, est relié aux masques de respiration. Dans ce conduit auxiliaire, avant chaque masque de respiration respectif, est prévu une valve anti-retour afin qu'aucun gaz ne puisse être introduit dans ce conduit auxiliaire via les masques de respiration. En outre, dans ce conduit auxiliaire, une valve de fermeture centrale est prévue, donc une valve de fermeture fonctionnant comme valve de dérivation entre la source d'oxygène et les branchements vers les masques de respiration, qui, en l'état non actionné, est commandée en ouverture. Cet agencement rend possible de faire en sorte, par un circuit électrique approprié, qu'en cas de fonctionnement d'urgence normal, lorsqu'une alimentation en courant ou une alimentation d'urgence en courant est disponible, cette valve de fermeture centrale puisse être asservie ou actionnée de façon telle qu'elle reste en fermeture et que seulement lorsque l'alimentation d'urgence en courant est défaillante, elle change en l'état non actionné c'est-à-dire en l'état ouvert, si bien qu'un flux continu d'oxygène par le conduit auxiliaire vers les masques de respiration soit assuré. [0010] Conformément à l'invention, l'alimentation d'urgence en oxygène doit fonctionner de façon que, en fonctionnement normal de l'avion, c'est-à-dire lorsque l'alimentation d'urgence en oxygène est à l'arrêt mais prêt à être activé, la valve de fermeture centrale soit hors courant et donc en état d'ouverture. En fonctionnement d'urgence normal, par contre, c'est-à-dire lorsqu'une alimentation d'urgence en oxygène des passagers à l'aide des masques de respiration est effectuée, la valve de fermeture centrale est asservie en fermeture et cela tant qu'il y a une alimentation en courant ou une alimentation d'urgence en courant. 11 va de soi que l'alimentation d'urgence en oxygène comprend un autre mécanisme de fermeture monté en amont, par exemple une autre valve de fermeture principale centrale montée en amont, qui est ouverte seulement lorsque l'alimentation d'urgence en oxygène est activée, si bien qu'en fonctionnement normal de l'avion, il n'y a pas de flux d'oxygène passant par la valve de fermeture centrale. En fonctionnement d'urgence, les valves de fermeture individuelles des masques de respiration à impulsion activés sont commandées par la commande par impulsion de respiration associée. Ceci peut se faire le temps qu'il y a une alimentation en courant, soit normale soit par l'alimentation d'urgence en courant de l'avion. C'est seulement lorsque cette dernière est défaillante, que l'agencement selon l'invention intervient, selon lequel agencement la valve de fermeture centrale, puisqu'elle n'est plus actionnée en raison de la coupure de courant, retourne en l'état non actionné, c'est-à-dire sa position d'ouverture, alors que les valves de fermeture individuelles, en cas de coupure de courant, retournent dans leur état non actionné qui, par contre, est l'état de fermeture. Ce qui est un avantage est que les valves de fermeture individuelles et/ou la valve de fermeture centrale peuvent être actionnées de façon électromagnétiques et qu'elles peuvent alors, en l'état non actionné, être sans courant. De telles valves magnétiques sont disponibles à des coûts avantageux et sont stables en fonctionnement sur une longue durée. Avantageusement, aussi bien la valve de fermeture centrale que les valves de fermeture individuelles sont actionnées de façon électromagnétique, mais il est également possible d'utiliser des valves actionnées par moteur électrique ou de façon pneumatique. [0011] Plus particulièrement pour des valves actionnées par moteur électrique, il faut prévoir, le cas échéant, un agencement à ressort pour le retour à l'état non actionné qui assure que, en cas de non actionnement, la valve respective retourne toujours au même état de départ. [0012] Avantageusement, selon l'invention, les valves de fermeture individuelles ou la valve de fermeture centrale, et avantageusement toutes les valves de fermeture, sont configurées comme des valves marche/arrêt, c'est-à-dire comme des valves qui n'ont que deux positions de commutation et qui sont simples à utiliser en ce qui concerne leur asservissement. [0013] Afin d'assurer que, d'une part, l'oxygène arrive dc manière fiable via le réseau de conduits jusqu'aux masques de respiration et que, d'autre part, il ne passe pas beaucoup plus d'oxygène qu'il serait nécessaire lors d'un flux continu, il est prévu, selon l'invention, qu'un réducteur de flux, de préférence sous la forme d'une busc, soit monté en amont ou en aval de la valve de fermeture centrale, vu dans le sens du flux. Le gaz provenant sous haute pression de la bouteille d'oxygène est fait pour passer d'abord par un réducteur de pression qui réduit la pression à environ 2 bars. Le réducteur dc flux, qui est monté de préférence en aval par rapport à la valve de fermeture centrale et sc présente sous la forme d'une busc, est configure de façon qu'un flux continu d'oxygène soit mis à la disposition des masques de respiration à impulsion dès que ces derniers sont activés, lequel flux est suffisant pour mettre à disposition du corps une quantité suffisante (l'oxygène, et cela sans réservoir. [0014] De manière analogue, il est avantageux d'associer un réducteur de flux aussi aux valves de fermeture individuelles, lequel réducteur est monté de préférence en aval de la valve de fermeture, vu dans le sens du flux, et qui se présente sous la forme d'une buse. De cette manière, il est possible d'assurer le flux d'oxygène nécessaire vers les masques de respiration à impulsion avec des valves de fermeture individuelles électromagnétiques de conception simple qui peuvent être choisies librement en ce qui concerne la section de passage du flux, en combinaison avec les buses montées en aval. [0015] Afin que l'oxygène acheminé aux masques de respiration soit disponible au bon moment, c'est-à-dire lorsque chez le passager qui a mis le masque de respiration à impulsion, l'action (l'inspiration commence, un capteur de pression ou un commutateur commandé en pression est prévu à l'aide duquel la phase d'inspiration de chacun des masques de respiration activés peut être saisie. Il en résulte une certaine dépression qui peut être saisie par un capteur de pression ou un commutateur commandé en pression et qui peut être transmise à la commande par impulsion de respiration via une liaison électrique et/ou de données, laquelle commande asservit alors en ouverture la valve de fermeture individuelle au bon moment, c'est-à-dire lorsque l'action d'inspiration commence. 6 [0016] Afin d'assurer qu'une quantité suffisante mais la plus petite possible d'oxygène soit mise à disposition, c'est-à-dire uniquement le volume bolus, il est avantageux de saisir la pression dans la cabine de l'avion à l'aide d'un autre capteur de pression, si bien qu'il soit possible à la commande par impulsion de respiration de déterminer, par un algorithme approprié ou à l'aide d'une table mémorisée, le temps nécessaire pendant lequel la valve de fermeture individuelle est à asservir en ouverture. Un tel capteur de pression qui mesure la pression de l'environnement peut être disposé pratiquement à tout endroit du système. [0017] Pour le fonctionnement de l'alimentation d'urgence en oxygène selon l'invention, il est absolument sans importance la manière dont est produit l'oxygène. Cependant, pour l'alimentation d'urgence en oxygène selon l'invention, on utilise de préférence de l'oxygène contenu dans des bouteilles sous pression, une valve de réduction de pression montée en aval de la bouteille sous pression faisant en sorte que la pression dans le réseau de conduits de l'alimentation d'urgence en oxygène, c'est-à-dire dans la zone du réseau dans laquelle sont disposées les valves de fermeture individuelles, présente jusqu'aux masques de respiration une valeur de fonctionnement de, par exemple, 2 bars. [0018] Afin de maintenir la consommation de courant de l'alimentation d'urgence en oxygène en fonctionnement d'urgence normal, c'est-à-dire le temps qu'il y a une alimentation en courant, la plus faible possible, il est prévu, selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, de configurer la valve de fermeture centrale comme une valve de maintien. De préférence, il s'agit d'une valve électromagnétique commandée par impulsion qui, pour être actionnée, n'a besoin que d'une impulsion telle qu'elle existe typiquement lors de la mise en marche de l'alimentation électrique et qui, pour le maintien, n'a besoin que de la tension de l'alimentation. [0019] L'alimentation d'urgence en oxygène selon l'invention doit être faite pour fonctionner de façon que, lorsque l'alimentation d'urgence en oxygène est activée, la valve de fermeture centrale soit asservie en fermeture, et cela le temps qu'il existe une alimentation en courant ou une alimentation d'urgence en courant, sachant que, en fonctionnement d'urgence, c'est-à-dire lorsque l'alimentation d'urgence en oxygène est activée, les valves de fermeture individuelles des masques de respiration à impulsion activés sont commandées par la commande par impulsion de respiration associée. Il va de soi que dans des systèmes qui n'ont pas besoin d'activer la source d'oxygène, la commande par impulsion de respiration fonctionne indépendamment de tout activation. Habituellement, l'alimentation en oxygène des différents masques n'est activée, après la chute des masques de respiration de l'unité dite « Personal Service Unit », que lorsque le masque de respiration est tiré vers le passager et lorsque, par cela, un mécanisme de commutation est déclenché ou lorsqu'une impulsion 7 d'inspiration est détectée. [0020] L'invention sera décrite ci-après en référence à un exemple de réalisation représenté dans les dessins qui montrent : [0021] [fig.1], en une représentation schématique, les composantes d'une alimentation d'urgence en oxygène dans un avion et [0022] [fig.2] un schéma du circuit de l'alimentation d'urgence en oxygène selon la figure 1. [0023] L'alimentation d'urgence en oxygène représentée par les figures 1 et 2 est disposée, de manière connue en soi, dans un avion non représenté dans les dessins, comme cela fait en soi partie de l'état de la technique auquel référence est faite. [0024] L'alimentation d'urgence en oxygène représentée comprend une bouteille d'oxygène sous pression 1 dans laquelle de l'oxygène est emmagasiné sous une pression de, par exemple, 200 bars. A la sortie de la bouteille d'oxygène sous pression 1, une valve de réduction de pression 2 est disposée qui réduit la pression à 2 bar et qui la met à disposition, via un conduit d'alimentation 3, d'un réseau de conduits lequel comprend ici quatre conduits 5 allant vers des masques de respiration à impulsion 4, lesquels conduits sont raccordés au conduit d'alimentation 3. Parallèlement au conduit d'alimentation 3, un conduit auxiliaire 6 est raccordé en aval, vu dans la direction du flux, de la valve de réduction de pression 2, lequel conduit est ramifié, de manière analogue à la ramification du conduit d'alimentation 3, en quatre conduits 7 qui débouchent dans les conduits 5. [0025] Le conduit d'alimentation 3 qui alimente au total quatre des conduits 5 allant aux masques de respiration à impulsion 4, est raccordé au conduit 5 allant au masque 4 respectif via une valve de fermeture individuelle 8 configurée comme une valve électromagnétique marche/arrêt et une buse 9 montée en aval. Du côté aval de la buse 9, un capteur de pression 10 est raccordé à l'aide duquel la dépression est mesurée qui est engendrée au masque 4 lors de l'inspiration. La pression existant aux alentours, donc la pression de la cabine, est saisie par un capteur de pression 11 représenté sur la figure 1. Les valves de fermeture individuelles 8 sont commandées de manière connue en soi par une commande par impulsion de respiration non représentée en détails sur les figures, en fonction de la pression saisie par le capteur 10 et en fonction de la pression saisie par le capteur 11. Les valves à fermeture individuelles 8 sont conçues de façon que, en cas de non actionnement, c'est-à-dire en l'état sans courant, lorsqu'elles ne reçoivent pas de signal de la commande, elles sont en l'état de blocage, c'est-à-dire qu'elles bloquent le chemin du conduit d'alimentation 3 vers le conduit 5. Ces valves de fermeture individuelles 8 reçoivent une impulsion électrique par la commande par impulsion de respiration, laquelle impulsion active l'électro-aimant de la vanne et asservit celle-ci en ouverture. L'impulsion est déclenchée par un signal correspondant du capteur 10, lorsque l'action d'inspiration est captée par le biais de la dépression qui 8 est engendrée dans le masque 4. La durée de l'impulsion dépend du signal du capteur de pression 11 qui détermine la pression de l'environnement et ainsi la quantité d'oxygène nécessaire qui doit être acheminée au masque respectif 4. [0026] Lorsque dans cet agencement l'alimentation électrique ou même l'alimentation d'urgence en courant est défaillante, il n'y a plus d'énergie électrique disponible pour commander les valves de fermeture individuelles 8, si bien que l'acheminement d'oxygène du conduit d'alimentation 3 au masque de respiration à impulsion 4 est bloqué. Dans le conduit auxiliaire 6, est disposée une valve de fermeture centrale 12 qui, elle aussi, est configure° comme une valve électromagnétique marche/arrêt qui, toutefois, sur le plan de sa conception, est configurée de façon que, en cas de non actionnement, c'est-à-dire en l'état sans courant, est ouverte. En aval de la valve 12, vu dans le sens du flux, est disposée une buse 13, ensuite le conduit d'alimentation 3 est ramifié et est raccordé, via une valve anti-retour 14 respective, aux conduits 5 allant vers les masques 4. La buse 13 est contigu& de façon que, lorsque la valve 12 est ouverte, un flux d'oxygène s'établit qui est plus fort que celui nécessaire pour le volume bolus de chaque masque 4 et qui suffit pour alimenter en flux continu les masques configurés comme des masques à impulsion 4 de façon telle que les personnes équipées de ceux-ci sont suffisamment alimentées en oxygène. Puisque la vanne de fermeture centrale 12 est ouverte sans courant, il est sûr que, en cas de défaillance de l'alimentation en courant et de l'alimentation d'urgence en courant, une alimentation des masques 4 via le conduit auxiliaire 6 est toujours assurée. Les valves anti-retour 14 assurent que, en fonctionnement d'urgence normal, lorsque l'alimentation d'urgence en oxygène est alimentée en courant, aucun gaz provenant des masques 4 ne puisse retourner dans le conduit 6. La vanne de fermeture centrale 12 est configurée comme valve à impulsion de maintien, si bien que, en fonctionnement prévu, lorsqu'il y a une alimentation en courant, de l'énergie électrique est nécessaire uniquement au début lors de la mise en marche. Lorsque l'alimentation en courant est défaillante, le maintien est interrompu et la valve 12 retourne en l'état non actionné ouvert. [0027] Comme cela est indiqué sur la figure 1, un composant 15 ressemblant à une platine est prévu qui comprend toutes les valves de fermeture individuelles 8, les buses 9, les capteurs de pression 10, la valve de fermeture centrale 12, la buse 13 et les valves antiretour 14. [0028] Liste des numéros de référence : 1 Bouteille d'oxygène sous pression 2 Valve de réduction de pression 3 Conduit d'alimentation 4 Masques de respiration à impulsion 5 Conduits vers les masques 6 Conduit auxiliaire 7 Conduits 8 Valves de fermeture individuelles 9 Buses Capteurs de pression 11 Capteur de pression 12 Valve de fermeture centrale 13 Buse 14 Valve anti-retour Composant 9 10