BR112013006163B1 - Regulador de oxigênio para fornecer gás de respiração em uma aeronave - Google Patents
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Abstract
regulador de oxigênio para fornecer gás de respiração em uma aeronave. regulador de oxigênio (1) para fornecer gás de respiração em uma cabina (10) de uma aeronave compreendendo uma primeira entrada (12) para oxigênio de respiração pressurizado, uma segunda entrada (14) para gás diluente, uma saída (16) para prover uma mistura de respiração para um usuário, e um dispositivo de regulação ajustando a concentração de oxigênio de respiração na mistura de respiração. o dispositivo de regulação compreende um dispositivo de emergência (30) que ajusta a concentração de oxigênio de respiração na mistura de respiração como uma função de uma velocidade de variação de altitude de cabina.
Description
“REGULADOR DE OXIGÊNIO PARA FORNECER GÁS DE RESPIRAÇÃO EM UMA AERONAVE”
Campo da invenção
A invenção se refere a um regulador de oxigênio para fornecer gás de respiração em uma cabina de uma aeronave. Tais reguladores de oxigênio são usados pelos membros da tripulação de aeronave civil ou militar.
Antecedentes da invenção
Tais aeronaves são equipadas com uma cabina pressurizada. O valor de pressão da cabina é frequentemente referido como a altitude de cabina. Altitude de cabina é definida 10 como a altitude correspondente à atmosfera pressurizada mantida dentro da cabina. Este valor difere da altitude da aeronave, que é a altitude física atual. As correspondências entre pressão e altitude convencional são definidas em tabelas.
As aeronaves são ainda equipadas com um sistema de respiração para fornecer um gás respirável para todos os passageiros e membros da tripulação em situações de 15 emergência, tais como um acidente de pressurização da cabina ou fumaça na cabina de pilotagem. O sistema de respiração inclui cilindros de oxigênio pressurizados, geradores químicos, ou Sistema Gerador de Oxigênio A Bordo (OBOGS) ou mais geralmente quaisquer fontes de oxigênio.
O sistema de respiração compreende adicionalmente máscaras de respiração e um 20 regulador. Os reguladores de oxigênio usuais incluem pelo menos um modo de diluição, em que o equipamento fornece a mistura de respiração de oxigênio de respiração e gás diluente (ar), a concentração do oxigênio de respiração, dependendo da altitude de cabina.
Além disso, o regulador pode ser capaz de fornecer o volume de gás de respiração requerido, de acordo com a demanda do usuário.
No caso de uma despressurização, a altitude de cabina aumenta e tenda convergir para a altitude da aeronave. Ao mesmo tempo, o piloto reduz a altitude da aeronave a fim de minimizar o tempo durante o qual a altitude de cabina é demasiadamente alta para permitir aos passageiros, que não vestiram corretamente a máscara de respiração, sobreviverem sem sequelas.
Então, o piloto pode aumentar ligeiramente a altitude da aeronave para um a altitude de desvio, a fim de melhorar as condições de operação do motor e para atingir um aeroporto de desvio.
A concentração mínima de oxigênio na mistura de respiração é ajustada para a aviação civil pelos Regulamentos da Aviação Federal (FAR). A concentração mínima de 35 oxigênio para equipamentos de demanda da tripulação, como exigidos pela FAR, é mostrada em particular no documento WO2007/121773.
A maioria das máscaras de respiração atuais para a tripulação é equipada com
2/15 reguladores de oxigênio usando tecnologia pneumática para satisfazer esta exigência. Nesta tecnologia, ar ambiente é aspirado por um Venturi feito através de fluxo de oxigênio a alta velocidade. Uma cápsula de aneroide (chamada também como cápsula de altímetro) regula o enriquecimento de oxigênio altimétrico ajustando a seção da entrada de ar ambiente.
Sumário da Invenção
A finalidade desta invenção é de melhorar o nível de proteção da tripulação (em particular o piloto) sem degradar o consumo do piloto quando o piloto está usando sua máscara no modo de diluição.
Para esta finalidade, a invenção proporciona um regulador de oxigênio compreendendo:
- uma primeira entrada para oxigênio de respiração pressurizado,
- uma segunda entrada para gás diluente,
- uma saída para prover uma mistura de respiração para um usuário,
- um dispositivo de regulação ajustando a concentração de oxigênio de respiração na mistura de respiração, em que o dispositivo de regulação compreende um dispositivo de emergência que ajusta a concentração de oxigênio de respiração na mistura de respiração como uma função de uma velocidade de variação da altitude de cabina.
Por conseguinte, no caso de despressurização, a concentração de oxigênio pode ser prematuramente aumentada bem acima das exigências mínimas de concentração de oxigênio, enquanto consome somente a concentração requerida de oxigênio quando a altitude de cabina não está se elevando altamente, em particular em condições de desvio.
Parece que, no caso de despressurização, a comutação prematuramente para alto enriquecimento de concentração de oxigênio é vantajosa para aumentar o mínimo de pressão parcial em oxigênio no sangue, em particular no caso de despressurização ligeiramente mais lenta (10s a 45s de duração de descompressão).
Além disso, o enriquecimento em oxigênio da mistura de respiração, no caso de despressurização, é automático. Por conseguinte, não se requer qualquer tempo do piloto, que tem que lidar com uma situação de emergência. Além disso, no caso de despressurização, a concentração em oxigênio da mistura de respiração é aumentada mesmo se o usuário perder a consciência.
De acordo com outra característica consoante a invenção, o dispositivo de emergência preferivelmente fecha a segunda entrada para prover somente oxigênio de respiração na saída acima de um limite de enriquecimento da velocidade de variação da altitude de cabina.
Por conseguinte, a concentração em oxigênio nos pulmões e no sangue é otimizada.
De acordo com uma característica suplementar de acordo com a invenção, o limite
3/15 de enriquecimento é preferivelmente superior a 100 m.s’1.
Este limite permite aumentar a pressão parcial em oxigênio no sangue na maioria das ocorrências de despressurização e evita o consumo excessivo de oxigênio devido ao enriquecimento inapropriado em oxigênio da mistura de respiração.
De acordo com outra característica de acordo com a invenção, o dispositivo de emergência preferivelmente abre a segunda entrada para prover gás diluente na saída abaixo de um limite de diluição da velocidade de variação da altitude de cabina.
Por conseguinte, a concentração em oxigênio na mistura de respiração é reduzida quando as circunstâncias não mais requerem uma alta concentração em oxigênio. Assim, o consumo de oxigênio é reduzido.
De acordo com uma característica suplementar de acordo com a invenção, o limite de diluição é preferivelmente igual ao limite de enriquecimento.
De acordo com outra característica de acordo com a invenção, o dispositivo de emergência é preferivelmente pneumático.
Por conseguinte, o dispositivo de emergência não requer energia elétrica e é, por conseguinte, mais seguro.
De acordo com outra característica de acordo com a invenção, o dispositivo de emergência é preferivelmente do tipo de liga/desliga.
O efeito do aumento da concentração de oxigênio é assim mais forte.
De acordo com outra característica de acordo com a invenção, o dispositivo de regulação preferivelmente ajusta adicionalmente a concentração de oxigênio de respiração como uma função da altitude de cabina.
Por conseguinte, o regulador otimiza a concentração em oxigênio na mistura de respiração antes da despressurização, durante a despressurização e depois da despressurização (em condições de desvio).
De acordo com uma característica suplementar de acordo com a invenção, o dispositivo de regulação preferivelmente compreende adicionalmente um dispositivo de diluição distinto do dispositivo de emergência que ajusta a concentração em oxigênio de respiração como uma função da altitude de cabina.
Esta solução é mais simples de resolver a fim de otimizar o consumo em oxigênio e é, por conseguinte, mais eficiente.
Em modalidades vantajosas, o conjunto de respiração preferivelmente tem ainda um ou mais das seguintes características:
- o dispositivo de emergência compreende uma câmara de volume variável e um dispositivo de comunicação restrita entre a câmara de volume variável e o ar ambiente da cabina;
- o dispositivo de comunicação restrita compreende um furo que tem uma seção de
4/15 passagem de gás inferior a 0,05 milímetros quadrado;
- o dispositivo de comunicação restrita compreende um elemento móvel para ajustar a seção de passagem de gás através do furo;
- o dispositivo de comunicação restrita compreende um material poroso;
- o dispositivo de emergência compreende um pistão que tem uma parte móvel separando a dita câmara de volume variável a partir do ar da cabina;
- o regulador de oxigênio compreende um corpo, o dispositivo de emergência compreende um alojamento flexível delimitando a câmara de volume variável, o alojamento flexível tem uma parte móvel, e o alojamento flexível se estende entre a parte móvel e o corpo do regulador;
- o alojamento flexível compreende fole ou dobra. De acordo com uma característica suplementar de acordo com a invenção, preferivelmente o dispositivo de emergência compreende um balão inflável definindo uma câmara interna, a câmara de volume variável compreenda câmara interna do balão, no estado inflado o balão fecha a segunda entrada e no estado esvaziado o balão permite a comunicação através da segunda entrada.
De acordo com uma característica suplementar de acordo com a invenção, o regulador de oxigênio preferivelmente tem as seguintes características:
- o dispositivo de emergência compreende adicionalmente um elemento de fechamento que tem uma posição de fechamento na qual ele fecha a segunda entrada e uma posição de abertura na qual ele permite a comunicação através da segunda entrada,
- o elemento de fechamento é mecanicamente conectado à dita parte móvel, de forma que a parte móvel move o elemento de fechamento da posição de abertura para a posição de fechamento em função da velocidade de diminuição de altitude de cabina.
Esta solução é simples e, por conseguinte, não é cara.
De acordo com uma característica alternativa de acordo com a invenção, o regulador de oxigênio preferivelmente tem as seguintes características:
- o regulador compreende um elemento de fechamento e um dispositivo de amplificação incluindo um furo de alta pressão, uma junta e um duto de alimentação,
- a junta é móvel entre uma posição de abertura na qual ela permite a comunicação entre a primeira entrada e o duto de alimentação e uma posição de fechamento na qual ela impede a comunicação entre a primeira entrada (12) e o duto de alimentação,
- a variação do volume da câmara de volume variável move a junta entre a posição de fechamento e a posição de abertura, e
- o elemento de fechamento tem um estado de abertura no qual ele não fecha a segunda entrada quando o duto de alimentação não está pressurizado e um estado de fechamento no qual ele fecha a segunda entrada quando o duto de alimentação está pressurizado. Assim, a energia do oxigênio de respiração pressurizado é usada para
5/15 amplificar o efeito da despressurização, a fim de fechar a segunda entrada.
De acordo com uma característica suplementar de acordo com a invenção, o elemento de fechamento preferivelmente compreende um balão inflável.
De acordo com a invenção, o dispositivo de fechamento preferivelmente compreende uma vedação de elastômero, um dispositivo de guilhotina (porta deslizante), obturador rotativo ou balão inflável.
A invenção ainda se refere a uma máscara de respiração compreendendo o regulador de oxigênio.
Breve descrição dos desenhos
Outras características e vantagens da presente invenção aparecerão na seguinte descrição detalhada, com referência aos desenhos anexos, nos quais:
- a figura 1 representa em perspectiva um conjunto de respiração compreendendo uma máscara de respiração que tem um regulador de oxigênio,
- a figura 2A representa uma primeira modalidade de regulador de oxigênio de acordo com a invenção, em um primeiro estado,
- a figura 2B representa, em escala aumentada, a área referenciada com II na figura 2A da primeira modalidade de regulador de oxigênio, em um segundo estado,
- a figura 3 representa, em escala aumentada, uma modalidade alternativa do regulador de oxigênio na área referenciada com III na figura 2B,
- a figura 4A representa uma segunda modalidade de regulador de oxigênio de acordo com a invenção, na área referenciada com II na figura 2A, em um primeiro estado,
- a figura 4B representa a segunda modalidade de regulador de oxigênio de acordo com a invenção, na área referenciada com II na figura 2A, em um segundo estado,
- a figura 5A representa uma terceira modalidade de regulador de oxigênio de acordo com a invenção, em um primeiro estado,
- A figura 5B representa, em escala aumentada, a área referenciada com V na figura 5A da terceira modalidade de regulador de oxigênio, em um segundo estado,
- a figura 6A representa uma quarta modalidade de regulador de oxigênio de acordo com a invenção, na área referenciada com V na figura 5A, em um primeiro estado,
- a figura 6B representa a quarta modalidade de regulador de oxigênio, na área referenciada com V na figura 5A, em um segundo estado,
- a figura 7A representa uma quinta modalidade de regulador de oxigênio de acordo com a invenção, na área referenciada com V na figura 5A, em um primeiro estado,
- a figura 7B representa a quinta modalidade de regulador de oxigênio, na área referenciada com V na figura 5A, em um segundo estado,
- a figura 8A representa uma sexta modalidade de regulador de oxigênio de acordo com a invenção, em um primeiro estado,
6/15
- a figura 8B representa a área referenciada com VIII na figura 8A da sexta modalidade de regulador de oxigênio, em um segundo estado,
- a figura 8C representa a área referenciada com VIII na figura 8A da sexta modalidade de regulador de oxigênio, em um terceiro estado.
Descrição detalhada de uma modalidade da invenção
A figura 1 ilustra um conjunto de respiração 1 disposto em uma cabina 10 de uma aeronave e compreendendo em particular uma máscara de respiração 4 em comunicação fluida com uma fonte de oxigênio de respiração pressurizado 8 através de um duto de alimentação 6.
A máscara de respiração 4 compreende um regulador 1, uma peça facial oronasal 3 e uma guarnição 5. A guarnição 5 é elástica para fixar a peça facial oronasal 3 sobre a face do usuário. Cada um do regulador 1 e da guarnição 5 é conectado à peça facial oronasal 3. A peça facial oronasal 3 tem uma porção flexível, a ser vedantemente aplicada sobre a parte inferior da face do usuário.
O regulador 1 é pneumático e é destinado para regular a concentração em oxigênio de uma mistura de respiração provida para o usuário através da peça facial oronasal 3. O regulador 1 é, além disso, do tipo sob pedido, de forma que a mistura de respiração é provida somente quando o usuário respira.
Como mostrado nas figuras 2A a 8C, o regulador 1 compreende um corpo rígido 2 que tem uma porção de conexão 5, à qual a peça facial oronasal 3 é destinada a ser estanquemente conectada. O corpo 2 compreende um circuito de inalação e um circuito de exalação.
O circuito de inalação compreende uma entrada de oxigênio 12, uma entrada de ar 14 e uma saída 16. A entrada de oxigênio 12 é conectada ao duto de alimentação 6. Assim, a entrada de oxigênio 12 é destinada a alimentar a saída de inalação 16 com oxigênio de respiração pressurizado. A entrada de ar 14 é destinada para alimentar a saída de inalação 16 com gás diluente, que é ar ambiente no presente caso. Assim, gás diluente é destinado a fluir através da entrada de ar 14. A saída de inalação 16 está em comunicação com a peça facial oronasal 3 e supre a peça facial oronasal 3 com mistura de respiração compreendendo oxigênio de respiração e gás diluente.
O circuito de exalação compreende uma válvula de exalação 50, uma entrada de exalação 52 e uma saída de exalação 54. A entrada de exalação 52 está em comunicação com a peça facial oronasal 3 e recebe gás exalado pelo usuário. A saída de exalação 54 está em comunicação com o ar ambiente da cabina 10. A válvula de exalação 50 é uma membrana flexível impermeável a ar, que separa uma câmara de exaustão 58 disposta em um lado da membrana a partir da entrada de exalação 52 e a saída de exalação 54, ambas dispostas no outro lado da membrana 50. Quando a pressão na entrada de exalação 52
7/15 está perto da pressão na câmara de exaustão 58, a válvula de exalação 50 repousa sobe uma primeira sede 56, a fim de separar a entrada de exalação 52 a partir da saída de exalação 54. No presente caso, a câmara de exaustão 58 está em comunicação com o ar ambiente da cabina 10 através de um conduto de exaustão 59. Em uma variante, uma válvula pode ser disposta no conduto de exaustão 59.
O regulador 1 compreende adicionalmente um primeiro conduto 64, um segundo conduto 66 e uma válvula de inalação 60 que coopera com uma sede fixa 62. A válvula de inalação 60 é formada por uma membrana móvel entre uma posição de fechamento e uma posição de abertura. Na posição de fechamento, a válvula de inalação 60 repousa sobre a sede fixa 62 e interrompe a comunicação entre a entrada de oxigênio 12 e a saída de inalação 16. Na posição de abertura, a válvula de inalação 60 é afastada a partir da sede 62, e a saída 16 está em comunicação com a entrada de oxigênio 12.
Em qualquer posição que a válvula de inalação 60 esteja, a membrana da válvula de inalação 60 separa uma câmara de controle 68 disposta em um lado da membrana a partir da entrada de oxigênio 12 e da saída 16, ambas dispostas no outro lado da membrana. A câmara de controle 68 se comunica com a entrada 12 através do primeiro conduto 64, que compreende uma constrição calibrada 65.
O regulador 1 compreende adicionalmente um obturador 70 suportado pela membrana da válvula de exalação 50. O obturador 70 coopera com uma segunda sede 72. O obturador 70 é tensionado na direção para a segunda sede 72 por uma mola 74. Quando a pressão na entrada de exalação 52 é igual à pressão na câmara de exaustão 58, devido à pressão de tensionamento da mola 74, o obturador 70 repousa sobre a segunda sede 72 e fecha o segundo conduto 66, uma vez que o segundo conduto 66 termina na segunda sede 72. Assim, a câmara de controle 68 é isolada a partir da câmara de exaustão 58. Quando a pressão na entrada de exalação 52 é inferior à pressão na câmara de exaustão 58 e a diferença de pressão é suficiente para comprimir a mola 74, o obturador 70 é movido para longe a partir da segunda sede 72 contra a pressão de tensionamento da mola 74. Por conseguinte, a câmara de controle 68 se comunica com a câmara de exaustão 58 através do segundo conduto 66.
Sem a inalação do usuário na peça facial oronasal 3, a câmara de controle 68 é sujeita à pressão do oxigênio de respiração na entrada de oxigênio 12. Assim, a válvula de inalação 60 é pressionada contra a sede 62, fecha a passagem entre a válvula de inalação 60 e a sede 62, e separa a entrada de oxigênio 12 a partir da saída de inalação 16.
Quando o usuário inala, a pressão na entrada de exalação 52 é abaixada e assim o obturador 70 é movido para longe a partir da segunda sede 72. Assim, a câmara de controle 68 é sujeita á pressão da câmara de exaustão 58, e a passagem entre a válvula de inalação 60 e a sede 62 é aberta. Por conseguinte, a saída de inalação 16 é alimentada com mistura
8/15 de respiração compreendendo oxigênio de respiração a partir da entrada de oxigênio 12 e gás de diluição a partir da entrada de ar 14.
Quando o usuário exala, a pressão na entrada de exalação 52 é aumentada e assim a válvula de exalação 50 é movida para longe a partir da primeira sede 62. Por conseguinte, os gases de exalação são descarregados pela saída de exalação 54.
O regulador 1 tem um modo de regulagem, um modo de oxigênio puro e um modo de incêndio, os quais podem ser seletivamente ativados pelo usuário graças a uma alavanca 86 (mostrada nas figuras 8A a 8C). No modo de oxigênio puro, a saída de inalação 16 é alimentada somente pela entrada de oxigênio 12 e o fluxo na entrada de ar 14 é interrompido. Por conseguinte, a saída de inalação 16 é alimentada somente com oxigênio de respiração pressurizado a partir da fonte de oxigênio de respiração pressurizado 8. No modo de incêndio, como no modo de oxigênio puro, a saída de inalação 16 é alimentada somente com oxigênio de respiração pressurizado a partir da fonte de oxigênio de respiração pressurizado 8, mas a pressão na saída de inalação 16 é superior à pressão ambiente na cabina 10. No modo de regulagem, também chamado modo de diluição, o regulador 1 automaticamente regula a concentração de oxigênio de respiração pressurizado a partir da fonte de oxigênio de respiração pressurizado 8 na faixa de 0% a 100%.
O regulador 1 compreende um dispositivo de regulação 20, 30 que controla, no modo de regulagem, o fluxo na entrada de oxigênio 12 e a entrada de ar 14 a fim de regular a concentração em oxigênio na mistura de respiração na saída 16. O dispositivo de regulação compreende um dispositivo de diluição 20 e um dispositivo de emergência 30.
O dispositivo de diluição 20 compreende uma cápsula de aneroide 22, uma junta 24 e uma sede de diluição 26. Quando a altitude de cabina aumenta, a pressão ambiente diminui. Assim, a cápsula de aneroide 22 move a junta 24 na direção para a sede de diluição 26. Por conseguinte, a passagem 28 entre a junta 24 e a sede de diluição 26 se contrai quando a altitude de cabina aumenta. Assim, a concentração de oxigênio na saída de exalação 16 é automaticamente regulada em função da altitude de cabina.
O regulador 1, como descrito acima, é bem conhecido e pode ser modificado sem se afastar da invenção.
O dispositivo de emergência 30 será agora descrito em conexão com várias modalidades de acordo com a invenção.
Na primeira modalidade mostrada nas figuras 2A e 2B, o dispositivo de emergência 30 compreende um elemento de fechamento de entrada de ar 80 e um alojamento rígido 32 definindo um cilindro 33, dentro do qual um pistão 34 é recebido. O alojamento 32 e o pistão 34 delimitam a câmara de volume variável 35, se comunicando com o ar ambiente da cabina 10 através de um furo 31. O pistão 34 tem uma placa móvel 34a separando a dita câmara de volume variável 35 a partir do ar da cabina 10. O furo tem uma constrição calibrada 37,
9/15 de forma que ele define um orifício calibrado.
O elemento de fechamento de entrada de ar 80 compreende uma junta 36 presa ao pistão 34. O pistão 34 é móvel entre uma posição de abertura (mostrada na figura 2A) e uma posição de fechamento (mostrada na figura 2B). Na posição de fechamento, o elemento de fechamento de entrada de ar 80 fecha a entrada de ar 14, de forma que a comunicação entre a entrada de ar 14 e o ar ambiente 10 é impedida. Na posição de abertura, o elemento de fechamento de entrada de ar 80 está longe a partir da entrada de ar 14, de forma que a entrada de ar 14 está em comunicação livre com ar ambiente da cabina
10.
O dispositivo de emergência 30 compreende adicionalmente uma mola de retorno 38 que tensiona o pistão 34 em uma primeira direção 80a, na direção para a posição de abertura. Assim, sem variação da altitude de cabina (isto é, a pressão de cabina), o elemento de fechamento de entrada de ar 80 está na posição de abertura.
A seção do orifício calibrado 31 é suficientemente grande de forma que, durante condições normais de voo, a velocidade de variação da altitude de cabina não induz um substancial movimento do elemento de fechamento de entrada de ar 80 em relação à posição de abertura. Assim, como mostrado na figura 2A, durante condições normais de voo, a concentração em oxigênio da mistura de respiração provida para o usuário através da saída de inalação 16 é regulada pelo dispositivo de diluição 20 e o dispositivo de emergência 30 não tem efeito substancial sobre a dita concentração.
Todavia, a seção do orifício calibrado 31 é suficientemente estreita de forma que, no caso de despressurização (rápida diminuição da pressão de ar na cabina 10), isto é, no caso de rápido aumento da altitude de cabina, o pistão 34 move o elemento de fechamento de entrada de ar 80 em uma segunda direção 80b, a fim de aumentar a concentração de oxigênio na mistura de respiração provida para o usuário. A segunda direção 80b é oposta á primeira direção 80a. Quando a velocidade de aumento da altitude de cabina é superior a um limite de enriquecimento, como mostrado na figura 2B, o pistão 34 coloca o elemento de fechamento de entrada de ar 80 na posição de fechamento. Assim, a entrada de ar 14 é fechada e a saída de inalação 16 é alimentada somente com oxigênio de respiração a partir da fonte 8.
Quando o aumento da altitude de cabina torna-se inferior ao limite de enriquecimento, o elemento de fechamento de entrada de ar 80 é movido na primeira direção 80a para longe a partir da posição de colocação de fechamento, devido à mola 38. Por conseguinte, quando a altitude de cabina é novamente sujeita a baixas variações (depois de despressurização) , o dispositivo de emergência 30 não tem novamente nenhum efeito sobre a concentração de oxigênio na mistura de respiração provida para o usuário, que é assim regulada somente pelo dispositivo de diluição 20 (como nas condições normais
10/15 antes de despressurização).
Preferivelmente, o limite de enriquecimento é entre 100 m.s'1 e 600 m.s'1. Além disso, a seção da constrição calibrada 37 é preferivelmente inferior a 0,05 milímetro quadrado, vantajosamente perto de 0,01 milímetro quadrado.
A modalidade variante ilustrada na figura 3 difere da modalidade mostrada na figura IIA e IIB pelo fato de que o furo 31 é rosqueado e um parafuso de ajuste 81 é substituído pela constrição calibrada 37. Assim, a seção S1 para a passagem de ar é ajustável entre 0 e a seção S2 do furo 31 no aparafusamento/desaparafusamento do parafuso de ajuste 81 no furo 31.
Na segunda modalidade mostrada nas figuras 4A e 4B, o dispositivo de emergência 30 compreende um alojamento rígido 32 que tem um volume interno 32a, um balão inflável 40 que tem um volume interno 40a e um duto de alimentação 39 que tem um volume interno 39a e que se estende entre o alojamento rígido 32 e o balão 40. O volume interno 32a do alojamento 32, o volume interno 39a do duto de alimentação 39 e o volume interno 40a do balão 40 define a câmara de volume variável 35. A seção do duto de alimentação 39 é suficiente para evitar qualquer substancial diferença de pressão entre o volume interno 32a do alojamento 32 e o volume interno 40a do balão 40. O balão 40 é colocado na entrada de ar 14 e constitui o elemento de fechamento de entrada de ar 80.
Na modalidade mostrada nas figuras 4A e 4B, como na primeira modalidade mostrada na figura 2A e 2B, a câmara de volume variável 35 se comunica com ar ambiente da cabina 10 através de um furo 31 que tem uma constrição calibrada 37.
Nas condições normais de voo, a pressão na câmara de volume variável 35 e a pressão na cabina pressão são substancialmente iguais. Consequentemente, o balão 40 está no estado esvaziado, a concentração de oxigênio na mistura de respiração provida para o usuário através da saída de inalação 16 é regulada pelo dispositivo de diluição 20 e o dispositivo de emergência 30 não tem nenhum efeito sobre a dita concentração.
Durante despressurização, por causa da queda de pressão da cabina, a pressão absoluta na cabina 10 é inferior à pressão absoluta na câmara de volume variável 35. Assim, o balão 40 se infla até o fechamento da entrada de ar 14 quando a velocidade de aumento da altitude de cabina é superior a um limite de enriquecimento. Assim, o regulador 1 supre o piloto com mistura de oxigênio com alto enriquecimento, provida pela fonte 8.
Depois da despressurização, quando a câmara de volume variável 35 desperdiça pressão através do furo 31 com restrição calibrada 37, o balão 40 se esvazia e a mistura de respiração provida para o usuário é novamente regulada pelo dispositivo de diluição 20 (como nas condições normais antes de despressurização).
Na terceira modalidade mostrada nas figuras 5A e 5B, o dispositivo de emergência 30 compreende, como na segunda modalidade, um alojamento rígido 32 definindo a câmara
11/15 de volume variável 35, um balão inflável 40 formando o elemento de fechamento de entrada de ar 80 e um duto de alimentação 39. Todavia, o dispositivo de emergência 30 compreende adicionalmente um dispositivo de amplificação, de forma que o dispositivo de emergência 30 é do tipo de liga/desliga e o balão 40 é alimentado com gás pressurizado (oxigênio de respiração pressurizado), quando a velocidade de aumento da altitude de cabina é superior a um limite de enriquecimento.
O dispositivo de amplificação compreende um pistão 34 que tem uma placa móvel 34a, uma junta 36 conectada ao pistão 34, uma mola de retorno 38 e um furo de alta pressão 41.
O alojamento rígido 32 define um cilindro 33, dentro do qual a placa móvel 34a do pistão 34 é recebida. A placa móvel 34a do pistão 34 separa a dita câmara de volume variável 35 a partir de uma câmara 44 mantida a uma pressão da cabina 10 por um duto 45 que se estende entre a câmara 44 e ar ambiente da cabina 10. A junta 36 é disposta entre o furo de alta pressão 41 e o duto de alimentação 39. Além disso, o duto de alimentação 39 se comunica com o ar ambiente da cabina 10 através de um duto de exaustão 42 que tem a restrição calibrada 43.
Como mostrado na figura 5A, durante condições normais de voo, a variação da altitude de cabina não induz a pressão sobre a placa móvel 34a superior à pressão da mola de retorno 38 em uma primeira direção de junta 36a. Por conseguinte, a junta 36 fecha o furo de alta pressão 41. Assim, o duto de alimentação 39 não é alimentado com gás pressurizado a partir da fonte 8, mas contém gás a uma pressão ambiente da cabina 10. Por conseguinte, o balão 40 na entrada de ar 14 é esvaziado. Como mostrado na figura 5B, durante despressurização, a velocidade de aumento da altitude de cabina sendo superior a um limite de enriquecimento, a diferença entre a pressão na câmara de volume variável 35 e a pressão na cabina 10 (e, por conseguinte, na câmara 44) é suficiente para induzir sobre a placa móvel 34a do pistão 34 uma resistência superior à pressão da mola de retorno 38. Por conseguinte, a placa móvel 34a e a junta 36 são movidas em uma segunda direção de junta 36b oposta à primeira direção de junta 36a. Assim, a junta 36 não fecha mais o furo de alta pressão 41, o duto de alimentação 39 se comunica com a entrada de oxigênio 12 e o oxigênio pressurizado infla o balão 40 até perto da entrada de ar 14. Assim, o regulador de oxigênio 1 fornece o piloto com mistura de oxigênio com alto enriquecimento provida pela fonte 8.
Depois de despressurização, como a pressão diferencial entre câmara de volume variável 35 e a cabina 10 é decrescente, a mola de retorno tensiona o pistão 34 em uma primeira direção de junta 36a e a junta 36 está fechando o furo de alta pressão 41 quando a velocidade de aumento da altitude de cabina torna-se inferior a um limite de diluição que é inferior ao limite de enriquecimento. Assim, oxigênio de respiração pressurizado contido no
12/15 balão 40 escoando através do duto de exaustão 42. Assim, a entrada de oxigênio 12 é aberta novamente, o balão 40 se esvazia e a mistura de respiração provida para o usuário é novamente regulada pelo dispositivo de diluição 20 (como nas condições normais antes de despressurização).
A quarta modalidade do dispositivo de emergência 30 mostrada nas figuras 6A e 6B difere da terceira modalidade mostrada na figura 5A e 5B na medida em que uma câmara 46, um pistão 47, um obturador 48 e uma vedação elastomérica 49 são substituídos pelo balão 40. O obturador 48 equipado com a vedação elastomérica 49 define o elemento de fechamento de entrada de ar 80. Como mostrado na figura 6A, durante condições normais de voo, a variação da altitude de cabina não induz a pressão sobre a placa móvel 34a superior à pressão da mola de retorno 38 em uma primeira direção de junta 36a. Por conseguinte, a junta 36 fecha o furo de alta pressão 41. Assim, o duto de alimentação 39 não é alimentado com gás pressurizado a partir da fonte 8, mas contém gás a uma pressão ambiente da cabina 10. Por conseguinte, o elemento de fechamento de entrada de ar 80 fica para longe a partir da entrada de ar 14.
Como explicado acima, durante despressurização, a junta 36 está longe a partir do furo de alta pressão 41. Por conseguinte, como mostrado na figura 6B, oxigênio de respiração pressurizado a partir da fonte 8 está escoando através do duto de alimentação 39 e está aumentando a pressão na câmara 46. Assim, o pistão 47 e o elemento de fechamento de entrada de ar 80 se movem em uma segunda direção 80b. Assim, o elemento de fechamento de entrada de ar 80 se move de uma posição de abertura na qual ele autoriza ar ambiente a fluir na entrada de ar 14 para uma posição de fechamento na qual ele fecha a entrada de ar 14.
Depois da despressurização, a junta 36 fecha o furo de alta pressão 41 e a pressão na câmara 46 diminui até a pressão da cabina 10. Na modalidade mostrada na figura 6A e 6B, o elemento de fechamento de entrada de ar 80 fica na posição de fechamento. Em uma variante, uma mola de retorno pode ser acrescentada para tensionar o elemento de fechamento de entrada de ar 80 na primeira direção 80a em oposição à segunda direção 80b.
Na quinta modalidade mostrada nas figuras 7A e 7B, o dispositivo de emergência 30 compreende um alojamento flexível 82 definindo a câmara de volume variável 35 em comunicação com ar ambiente da cabina através de um furo 31 compreendendo uma constrição calibrada 37, e a entrada de ar 14. Na variante, o furo 31 podería se estender entre a câmara de volume variável 35 e o ar ambiente da cabina 10. Vantajosamente, o alojamento flexível 82 compreende uma parte móvel 82a e fole 83.
O alojamento 82 é disposto entre a junta 24 do dispositivo de diluição 20 e o corpo 2. Assim, o dispositivo de diluição 20 e o dispositivo de emergência 30 são dispostos em série,
13/15 um além do outro. Na modalidade ilustrada, o alojamento 82 é disposto entre o dispositivo de diluição 20 e o corpo 2, a parte móvel 82a sendo fixada à cápsula de aneroide 22. Na variante, a cápsula de aneroide 22 podería ser disposta entre o alojamento 82 e o corpo 2, assim a parte móvel 82a iria ser fixada na junta 24. A junta 24 constitui o elemento de fechamento de entrada de ar 80 do dispositivo de emergência 30.
O alojamento 82 é resiliente e funcionalmente similar ao alojamento rígido 32, o pistão 34 e a mola de retorno 38 do regulador de oxigênio de acordo com a primeira modalidade.
Durante condições normais de voo, a velocidade de variação da altitude de cabina não induz a substancial variação do volume da câmara de volume variável 35. Assim, durante condições normais de voo, a concentração em oxigênio da mistura de respiração provida para o usuário através da saída de inalação 16 é regulada pelo dispositivo de diluição 20 e o dispositivo de emergência 30 não tem efeito substancial sobre a dita concentração.
No caso de despressurização, por causa da queda de pressão da cabina, o volume da câmara de volume variável 35 aumenta. Assim, o alojamento flexível 82 move a junta 24 na segunda direção 80b, e a passagem 28 entre a junta 24 e a sede 26 se contrai. Por conseguinte, a concentração em oxigênio da mistura de respiração provida para o usuário aumenta. Quando a velocidade de aumento da altitude de cabina é superior a um limite de enriquecimento, a junta 24 repousa sobre a sede 26 e a entrada de ar 14 é fechada. Por conseguinte, a saída de inalação 16 é alimentada somente com oxigênio de respiração a partir da fonte 8.
Depois da despressurização, a câmara de volume variável 35 desperdiça pressão à medida que ar flui através do furo 31 com restrição calibrada 37. Assim, o volume da câmara de volume variável 35 diminui e a junta 24 move-se na primeira direção 80a, de forma que a passagem 28 entre a junta 24 e a sede de diluição 26 cresce. Por conseguinte, a mistura de respiração provida para o usuário é novamente regulada pelo dispositivo de diluição 20 (como nas condições normais antes da despressurização).
A sexta modalidade mostrada nas figuras 8A a 8C difere da primeira modalidade pelo fato de que uma membrana flexível 82 tendo uma parte móvel 82a, alguns foles (cantoneiras flexíveis) 83 ou dobras e uma porção de vedação anular 82b é substituída pelo pistão 34 e a parte móvel 34a.
De outra maneira, o elemento de fechamento de entrada de ar 80 constituído pela junta 36 não é montado sobre a parte móvel, mas sobre uma alavanca 84 montada rotativa em torno de um eixo de alavanca 85 sobre o corpo 2. Assim, a alavanca 84 é disposta entre o elemento de fechamento de entrada de ar 80 e a parte móvel 82a da membrana flexível 82. Como mostrado na figura 8B, um botão 86 montado rotativo em torno de um eixo de
14/15 botão 88 sobre o corpo 2 e que tem porção de excêntrico 87 permite que o usuário mude o modo do regulador 1. Mais especificamente, quando se comprime o botão 86, o usuário causa a rotação do botão 86 em torno do eixo de botão 88, que causa a rotação da alavanca 84 em torno do eixo de alavanca 85 devido à porção de excêntrico 87 encostandose à alavanca 84. Por conseguinte, o elemento de fechamento de entrada de ar 80 é movido em uma segunda direção 80b para a posição de fechamento, na qual ele fecha a entrada de ar 14.
De outra maneira e independentemente, a sexta modalidade do regulador 1 difere da primeira modalidade pelo fato de que um filtro 90 de material poroso é substituído pela constrição calibrada 37 no furo 31, a fim de reduzir o fluxo de ar através do furo 31.
Durante condições normais de voo, a velocidade de variação da altitude de cabina não induz uma substancial variação do volume da câmara de volume variável 35. Assim, a mola de retorno 38 que tensiona a alavanca 84 em uma primeira direção 80a mantém o elemento de fechamento de entrada de ar 80 na posição de abertura mostrada na figura 1. Por conseguinte, durante condições normais de voo, a concentração de oxigênio na mistura de respiração provida para o usuário através da saída de inalação 16 é regulada pelo dispositivo de diluição 20 e o dispositivo de emergência 30 não tem efeito substancial sobre a dita concentração.
Como mostrado na figura 8C, no caso de despressurização, por causa da queda de pressão da cabina, o volume da câmara de volume variável 35 aumenta. Assim, os foles 83 se estendem e a parte móvel 82 se move na segunda direção 80b, oposta à primeira direção 80a. Quando a velocidade de aumento da altitude de cabina é superior a um limite de enriquecimento, a pressão da parte móvel 82a torna-se superior à pressão de tensionamento da mola 38. Por conseguinte, devido à pressão da parte móvel 82a, a alavanca 84 rotaciona em torno do eixo de alavanca 85 e o elemento de fechamento de entrada de ar 80 se move na segunda direção 80b para a posição de fechamento. Assim, a mistura de respiração provida para o usuário através da saída de inalação 16 é alimentada somente com oxigênio de respiração a partir da fonte 8.
Depois de despressurização, a câmara de volume variável 35 desperdiça pressão a media que ar flui através do furo 31 e o filtro poroso 90. Assim, o volume da câmara de volume variável 35 diminui e o elemento de fechamento de entrada de ar 80 se move na primeira direção 80a e retorna para a posição de abertura devido á mola de retorno 38. Na variante, a membrana 82 podería ser em material poroso. Por conseguinte, a função do filtro 90 em material poroso deve ser obtida pela membrana.
Em outra variante, uma mola helicoidal disposto em torno do eixo de alavanca 85 podería ser substituída pela mola helicoidal 38 ilustrada nas figuras 8A a 8C.
A invenção não é limitada às modalidades acima descritas, as quais são ilustrativas,
15/15 mas não limitativas. Em particular, ao invés de uma junta 36, de um cursor 48 e de um balão inflável 40, o elemento de fechamento pode também ser, por exemplo, um dispositivo de guilhotina (porta deslizante) ou um obturador rotativo, ou similar.
Claims (21)
1. Regulador de oxigênio (1) para fornecer gás de respiração em uma cabina (10) de uma aeronave compreendendo:
- uma primeira entrada (12) para oxigênio de respiração pressurizado,
2/3 (35) de volume variável e um dispositivo de comunicação restrita (31, 37, 81, 90) entre a câmara de volume variável (35) e o ar ambiente da cabina (10).
2. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de emergência (30) fecha a segunda entrada (14) para prover somente oxigênio de respiração na saída (16) acima de um limite de enriquecimento da
3/3
3. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o limite de enriquecimento é superior a 100 m.s-1.
4. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de emergência (30) abre a segunda entrada (14) para prover
5 alimentação (39),
- a junta (36) é móvel entre uma posição de abertura na qual ela permite a comunicação entre a primeira entrada (12) e o duto de alimentação (39) e uma posição de fechamento na qual ela impede a comunicação entre a primeira entrada (12) e o duto de alimentação (39),
5 seção de passagem de gás inferior a 0,05 milímetro quadrado.
5. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o limite de diluição é igual ao limite de enriquecimento.
5 - uma segunda entrada (14) para gás diluente,
- uma saída (16) para prover uma mistura de respiração para um usuário,
- um dispositivo de regulação ajustando a concentração de oxigênio de respiração na mistura de respiração, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de regulação compreende um dispositivo 10 de emergência (30) que ajusta a concentração de oxigênio de respiração na mistura de respiração como uma função de uma velocidade de variação da altitude de cabina.
6. Regulador de oxigênio (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, 25 caracterizado pelo fato de que o dispositivo de emergência (30) é pneumático.
7. Regulador de oxigênio (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de emergência (30) é do tipo de liga/desliga.
8. Regulador de oxigênio (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de regulação (30, 20) ajusta adicionalmente a
30 concentração de oxigênio de respiração como uma função da altitude de cabina.
9. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de regulação compreende adicionalmente um dispositivo de diluição (20) distinto do dispositivo de emergência (30), que ajusta a concentração de oxigênio de respiração como uma função da altitude de cabina.
35 10. Regulador de oxigênio (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de emergência (30) compreende uma câmara
10 - a variação do volume da câmara de volume variável (35) move a junta (36) entre a posição de fechamento e a posição de abertura, e
- o elemento de fechamento (80) tem um estado de abertura no qual ele não fecha a segunda entrada (14) quando o duto de alimentação (39) não está pressurizado, e um estado de fechamento no qual ele fecha a segunda entrada (14) quando o duto de
11. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de comunicação restrita compreende um furo (31) que tem uma
12. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de comunicação restrita compreende um elemento móvel (81) para ajustar a seção (S1) de passagem de gás através do furo (31).
13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de emergência (30) compreende um balão inflável (40) definindo uma câmara interna (40a), a câmara de volume variável (35) 35 compreenda câmara interna (40a) do balão (40), no estado inflado o balão fecha a segunda entrada (14) e no estado esvaziado o balão (40) permite a comunicação através da segunda entrada (14).
13, caracterizado pelo fato de que o regulador de oxigênio (1) compreende um corpo (2), o dispositivo de emergência (30) compreende um alojamento flexível (82) delimitando a câmara de volume variável (35), o alojamento flexível (82) tem uma parte móvel (82a), e o alojamento flexível (82) se estende entre a parte móvel (82a) e o corpo (2) do regulador (1).
13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de emergência (30) compreende um pistão (34) que tem uma parte móvel (34a) separando a dita câmara de volume variável (35) a partir do ar da cabina (10).
13. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo 10 fato de que o dispositivo de comunicação restrita compreende um material poroso (90).
14. Regulador de oxigênio (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a
15 alimentação (39) está pressurizado.
15 15. Regulador de oxigênio (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a
15 velocidade de variação da altitude de cabina.
16, caracterizado pelo fato de que:
- o dispositivo de emergência (30) compreende adicionalmente um elemento de 25 fechamento (80) que tem uma posição de fechamento na qual ele fecha a segunda entrada (14) e uma posição de abertura na qual ele permite a comunicação através da segunda entrada (14),
- o elemento de fechamento (80) é mecanicamente conectado à dita parte móvel (34a, 82a), de forma que a parte móvel (34a, 82a) move o elemento de fechamento (80) da
30 posição de abertura para a posição de fechamento em função da velocidade de diminuição de altitude de cabina.
17. Regulador de oxigênio (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a
18. Regulador de oxigênio (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a
19. Regulador de oxigênio (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 16, caracterizado pelo fato de que:
- o regulador (1) compreende um elemento de fechamento (80) e um dispositivo de amplificação incluindo um furo de alta pressão (41), uma junta (36) e um duto de
20. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o elemento de fechamento compreende um balão inflável (40).
20 16. Regulador de oxigênio (1) de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o alojamento flexível (82) compreende fole (83) ou dobra.
20 gás diluente na saída (16) abaixo de um limite de diluição da velocidade de variação da altitude de cabina.
21. Máscara de respiração, compreendendo o regulador de oxigênio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 20.
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