Brevet FR3109735A1 — publié le 20211105

Équipement de Protection Individuelle (EPI) destiné à la protection du visage, des yeux et des voies respiratoires contre les projections de gaz et de vapeurs, d’aérosols et de particules solides présentant un danger.Il utilise un écran sous forme d’un rideau d’air vertical situé à quelques centimètres devant le visage. Ce rideau d’air est créé par une ou plusieurs rampes munies d’une série d’injecteurs. Ces rampes sont adaptées pour être positionnée un peu au dessus des yeux à quelques centimètres du front. Elle peut être par exemple fixée sous la visière d’une casquette ou d’un casque de chantier, sur un support adapté à un bandeau serre-tête comme une lampe frontale, voir sur un support monté sur des lunettes. Ces rampes sont alimentées par une source d’air pur provenant soit d’une bouteille d’air pur sous pression rechargeable soit d’une pompe portée par l’utilisateur et munie de filtres d’aspiration spécifiques aux dangers. Le débit et la vitesse d’éjection du rideau d’air pur sont adaptés aux caractéristiques des projections et au niveau de protection recherché. Le domaine d’applications de l’invention concerne toutes les activités nécessitant une protection des yeux et des voies respiratoires contre des projections ou des atmosphères dangereuses. Cela recouvre en particulier les secteurs et les métiers de la chimie, de l’agriculture, de la parfumerie, de la cosmétique, de la pharmacie, de la métallurgie, de la plasturgie, du bâtiment, des travaux publics, de la santé, etc. Masque de protection individuelle du visage et des voies respiratoires à rideau d'air La présente invention concerne un Équipement de Protection Individuelle (EPI) destiné à la protection des yeux, du visage et des voies respiratoires contre les projections de gaz et de vapeurs, d’aérosols et de particules solides présentant un danger. Actuellement cette protection est obtenue avec des masques plaqués sur le nez et la bouche par des élastiques ou des sangles passant derrière la tête. Dans la forme la plus simple ces masques sont constitués d’une coque en matériau filtrant du type carton et/ou tissus qui doivent être jetés et remplacés après quelques heures d’utilisation. Dans une forme plus efficace ces masques sont constitués d’une coque rigide avec des bords en élastomères et des emplacements permettant de fixer des cartouches filtrantes interchangeables. Des formes plus protectrices sont constituées par des heaumes avec une visière alimentée en air frais soit par une bouteille sous pression soit par une pompe dont l’aspiration est filtrée pour éliminer les dangers. Dans la pratique le masque en carton est le plus utilisé avec deux inconvénients majeurs, son étanchéité sur le visage qui est incontrôlable et son caractère de consommable qui nécessite une utilisation en grande quantité. Le principal problème posé par tous les masques actuels est la difficulté à respirer, les effets de chaleur et la condensation qui entraîne une impossibilité à les porter plusieurs heures de suite (voir réglementation du travail) et peut engendrer des comportements dangereux (dépose ou baisse du masque). Le masque proposé dans le cadre de l’invention n’impose pas le plaquage d’une coque sur le visage. Il utilise un écran sous forme d’un rideau d’air vertical à quelques centimètres devant le visage. Ce rideau d’air est créé par une ou plusieurs rampes munies d’une série d’injecteurs le long d’une génératrice – ci-après dénommée « rampe ». Ces rampes sont adaptées pour être positionnées un peu au dessus des yeux à quelques centimètres du front. Elles peuvent être par exemple fixées sous la visière d’une casquette ou d’un casque de chantier, sur un support adapté à un bandeau serre-tête comme une lampe frontale, voire sur un support monté sur des lunettes. Ces rampes sont alimentées par une source d’air pur provenant soit d’une bouteille d’air pur sous pression rechargeable avec un compresseur soit d’une pompe portée par l’utilisateur comme dans le cas d’un heaume. Alternativement la rampe peut être munie d’une grille micro-percée le long d’une génératrice à la place des injecteurs. Dans certaines applications plusieurs rampes peuvent être montées en parallèle. L’objectif du dispositif est d’une part de rabattre vers le bas des projections dangereuses et éventuellement de les repousser en les orientant un peu vers l’avant avant qu’elles n’atteignent le visage et d’autre part de diluer des gaz ou des vapeurs dangereuses en dessous du seuil de risque à proximité du visage. Plusieurs réglages des jets, de leurs orientations, des débits et des vitesses sont possibles pour atteindre l’objectif de protection requis. Une réalisation typique selon l’invention consisterait en 2 rampes très légères de 20 à 30 cm de long et de quelques millimètres de diamètre comportant 9 injecteurs calibrés fixés le long du bord extérieur d’une visière d’un casque à 2 cm l’une de l’autre et reliée à une bouteille d’air comprimé légère en composite portée en dossard par l’intermédiaire d’un tuyau flexible à l’arrière du casque avec un dispositif de régulation (détendeur) pour régler l’énergie des jets. Ce détendeur comporte un dispositif de mise en service contrôlée par l’opérateur lui-même. Une première alternative consisterait à alimenter les rampes avec une pompe légère portée en ceinture ou dans le dos, laquelle étant munie d’un filtre d’aspiration adapté pour éliminer les dangers présents dans l’atmosphère. Une seconde alternative consisterait à remplacer les injecteurs par une grille continue de quelques millimètres de largeur courant selon une génératrice d’une rampe et percée de nombreux trous micrométriques permettant de donner une épaisseur et une meilleure continuité au rideau d’air. L’intérêt de l’invention est d’apporter une solution : simple à réaliser ; en dehors de la rampe elle-même et de son dispositif de fixation qui peut se réduire éventuellement à du velcro, tout les autres composants existent déjà sur étagère. Réutilisable, la rampe et les autres composants peuvent être nettoyés et désinfectés par des moyens classiques. très économique à réaliser avec des technologies connues, y compris l’impression 3D pour réaliser les rampes et leurs supports. qui n’handicape pas les utilisateurs autant que le port d’un masque. qui protège l’ensemble du visage et pas seulement les yeux et les voies respiratoires. Les performances du rideau d’air peuvent être obtenues par des calculs de mécanique des fluides (diffusion, trajectoires de particules) et des expérimentations. Ces travaux permettront de construire des abaques pour le réglage des différents paramètres par grandes familles d’application. Des calculs avec 2 rampes constituées chacune d’un tube de 8mm de diamètre munis de 9 injecteurs de 0,5 mm de diamètre chacun. Ces 2 rampes sont placées en parallèle et espacées de 2 cm. Elles sont destinées à protéger le visage du porteur du masque des gouttelettes émises lors d’une toux d’une personne face à lui à une distance de 40 cm, donc très proche. De nombreuse études sont disponibles dans la littérature concernant les vitesses d’émission de gouttelettes et leur distribution granulométriques causée par une toux violente. Leur vitesse moyenne atteint 11,7 m/s et leur vitesse maximale observée 13,2 m/s. Leur diamètre est inférieur à 1,5 mm. Ces valeurs sont communément admises dans de nombreuses études. La vitesse de sortie des injecteurs de la rampe est prise égale à 40 m/s, valeur qui correspond à consommation d’air de 500 l à la pression atmosphérique soit 2,5 l à 200 bars pour 1 heure d’utilisation en continu. Ces valeurs sont indicatives et peuvent être adaptées au contexte (nombre de rampes, diamètre des injecteurs, type et nombre d’injecteurs, source d’air pur disponible, etc.). Le Tableau 1 suivant présente les résultats de calculs analytiques pour les vitesses d’éjection de 11,7 m/s (moyenne) et 13,2 m/s (maximale). Ces calculs sont effectués avec des hypothèses simplificatrices et enveloppe. Seules sont considérées les gouttelettes d’un diamètre compris entre 1,5 et 0,3 mm. Les gouttelettes de tailles inférieures sont arrêtées avant de traverser le rideau d’air dans les hypothèses du modèle de calcul utilisé. Celles encore plus petites ne l’atteignent pas. On voit sur les résultats que les gouttelettes sont toutes déviées en sortie du rideau d’air en dessous du visage. Ce résultat serait encore amélioré si la vitesse en sortie des injecteurs est augmentée ou si une composante horizontale vers l’avant est introduite. L’étude pour la projection de vapeurs chimiques n’a pas été réalisée, mais le confinement de locaux ou d’installations par la technologie des rideaux d’air est bien connu. Il a fait l’objet de nombreux travaux de recherche tant théoriques qu’expérimentaux.On peut citer par exemple les travaux récents de l’école des Mine de Nantes et de l’Université Paul Cézanne d'Aix-Marseille - Contrôle d'ambiance par rideaux d'air de François-Xavier Blanchet, Claude Cassin, Yvan Gouriou, Sanjeev Gupta, Pierre Maubert, Michel Pavageau, Claude Rey and Camille Solliec, Mécanique & Industries 6, 463-469 (2005) -ou ceux plus anciens de Lauren Guyonnaud - Contribution à l'étude des rideaux d'air par modélisation numérique et caractérisation expérimentale des phénomènes thermo-aérauliques: application aux utilisations industrielles des rideaux d'air, Thèse de Doctorat (1998). Bien que ces travaux ne couvrent ni la configuration ni l’usage objet de l’invention, leur méthodologie reste applicable. Dans de nombreux cas la configuration des lieux d’exposition à des dangers (atelier, hangar, etc., plein air), la géométrie des installations (racks de fûts, colonnes de distillation, fours, réacteurs chimiques, hôpitaux, etc..), le mode opératoire ambulant ne permettent pas la mise en place de systèmes bien connus d’aspiration par postes de travail (hottes, prises d’air, etc.) ou de confinement (enceintes, rideaux, rideaux d’air, etc.). Le domaine d’application de l’invention est extrêmement vaste et recouvre les industries et les métiers des secteurs de la chimie, de l’agriculture, de la parfumerie, de la cosmétique, de la pharmacie, de la métallurgie, de la plasturgie, du bâtiment, des travaux publics, de la santé etc. Dans ces cas, la législation du travail impose le port d’EPI qui visent à isoler plus ou moins complètement l’opérateur de son environnement d’exposition. Malheureusement ces protections entraînent un handicap important pour l’opérateur et accroissent significativement la pénibilité du travail. Ce handicap est souvent la cause d’un mauvais usage ou d’un usage insuffisant de protections individuelles. Certaines de ces protections font d’ailleurs l’objet de réglementation quant à la durée de leur port. Équipement de Protection Individuelle (EPI) destiné à la protection des yeux, du visage et des voies respiratoires contre les projections de gaz et de vapeurs, d’aérosols et de particules solides présentant un danger caractérisé en ce qu’il comprend un rideau d’air vertical à quelques centimètres devant le visage, ce rideau d’air est créé par une ou plusieurs rampes munies d’une série d’injecteurs le long d’une génératrice dénommée « rampe », ou par une grille continue de quelques millimètres de largeur courant selon une génératrice d’une rampe et percée de nombreux trous micrométriques permettant de donner une épaisseur et une meilleure continuité au rideau d’air, ces rampes sont adaptées (figure 1) pour être positionnées un peu au-dessus des yeux à quelques centimètres du front, ces rampes sont alimentées par une source d’air pur. Dispositif selon la revendication 1 ou la ou les rampes sont fixées sous la visière d’une casquette ou d’un casque de chantier, sur un support adapté à un bandeau serre-tête comme une lampe frontale, voire sur un support monté sur des lunettes. Dispositif selon les revendications 1 à 2 ou l’air pur provient d’une bouteille d’air comprimé légère en composite, rechargeable avec un compresseur, portée en dossard par l’intermédiaire d’un tuyau flexible à l’arrière du casque avec un dispositif de régulation pour régler l’énergie des jets, ce dispositif comportant un dispositif de mise en service contrôlée par l’opérateur lui-même. Dispositif selon les revendications 1 à 2 ou les rampes sont alimentées par une pompe portée en ceinture ou dans le dos, laquelle étant munie d’un filtre d’aspiration adapté pour éliminer les dangers présents dans l’atmosphère.