BR112013018271B1

BR112013018271B1 - regulador de demanda de aeronave e método de regulação de diluição

Info

Publication number: BR112013018271B1
Application number: BR112013018271-7A
Authority: BR
Inventors: Matthieu Fromage
Original assignee: Zodiac Aerotechnics
Priority date: 2011-02-21
Filing date: 2011-02-21
Publication date: 2021-01-12
Also published as: CN103415325A; CA2824722C; US20130306073A1; CN103415325B; WO2012114145A1; BR112013018271A2; EP2678081A1; EP2678081B1; CA2824722A1; US10137318B2

Abstract

REGULADOR DE DEMANDA DE AERONAVE E MÉTODO DE REGULAÇÃO DE DILUIÇÃO Um regulador de demanda (1) para dispositivo de respiração de aeronave (100) compreendendo: - uma câmara respiratória (9) suprida com gás respiratório compreendendo gás respirável e gás de diluição, - uma linha de suprimento de gás respirável (12, 13) - uma linha de suprimento de gás de diluição (14, 15), - um primeiro dispositivo de ajuste (50, 60) do tipo não elétrico ajustado a pressão na câmara respiratória (9), e - um segundo dispositivo de ajuste (22, 224, 40, 41-49) ajustando a taxa de gás de diluição no gás respiratório à câmara respiratória (9), o segundo dispositivo de ajuste compreendendo uma válvula de diluição (24) disposta na linha de suprimento de gás de diluição (14, 15), um sensor (41-49) e uma unidade de controle elétrico (40) ajustando a taxa de gás de diluição no gás respiratório pelo controle da válvula de diluição (24).

Description

REGULADOR DE DEMANDA DE AERONAVE E MÉTODO DE REGULAÇÃO DE DILUIÇÃO

Campo técnico

[0001] A presente invenção refere-se a uma regulação de demanda de aeronave e a um método de regulação de diluição para proteger o ocupante (passageiros e/ou tripulação) de uma aeronave contra os riscos associados à despressurização a altitude elevada e/ou a fumaça e emanação de gás na cabine.

[0002] Em particular, a invenção refere-se a um ajuste do gás respiratório suprido a um usuário para atender as necessidades do mesmo, usando uma fonte de gás respirável suprindo oxigênio puro (cilindro de oxigênio, gerador químico ou conversor de oxigênio líquido) ou gás altamente enriquecido em oxigênio, como um sistema gerador de oxigênio a bordo (OBOGS).

[0003] Para assegurar a proteção dos passageiros e ou tripulação no caso de despressurização e/ou ocorrência de fumaça na aeronave, os reguladores de demanda deverão despachar um gás respiratório que é uma mistura de gás de diluição (geralmente ar ambiente) e gás respirável, dependendo da altitude da cabine. Após a despressurização, a altitude da cabine atinge um valor próximo ao da altitude da aeronave. Altitude de cabine é definida como a altitude correspondente à atmosfera pressurizada mantida dentro da cabine. Este valor difere da altitude de aeronave que é a altitude física real. Correspondência entre altitudes de aeronave e convencional são definidas em tabelas. A taxa mínima de oxigênio no gás respiratório de acordo com a altitude cabine é estabelecida para a aviação civil pela Federal Aviation Regulations (FAR).

[0004] Máscara de respiração para tripulante geralmente inclui um regulador de demanda e uma peça de face oronasal. Reguladores de demanda começam suprindo gás respiratório em resposta à respiração do ao usuário da máscara de respiração e interrompem o suprimento de gás respiratório quando o usuário para de respirar.

Fundamentos da invenção

[0005] A maior parte das máscaras respiratórias de tripulação é equipada com reguladores de oxigênio usando tecnologia pneumática para satisfazer este requisito. Nesta tecnologia, ar ambiente é aspirado através de uma linha de suprimento de gás de diluição por um Venturi que provê sucção por fluxo de alta velocidade de gás respirável. Uma cápsula de aneroide (chamada também de cápsula de altímetro) regula o enriquecimento em oxigênio altimétrico pelo ajuste da seção da linha de suprimento de gás de diluição. Tais reguladores de demanda são conhecidos pelos documentos US 6.994.086, FR 1.484.691 ou US 6.796.306. Uma vez que o enriquecimento em oxigênio depende da seção da linha de suprimento de gás de diluição controlada pelo espaçamento da cápsula aneroide, o consumo de oxigênio não pode ser ótimo para toda a faixa de altitude de cabine e/ou para toda a ventilação de respiração.

[0006] A necessidade de economizar oxigênio levou ao desenvolvimento de regulador eletropneumático conforme descrito nos documentos US 4.336.590, US 6.789.539, US 2007/107.729 ou US 2009/277.449. Os reguladores de demanda revelados nestes documentos compreendem uma válvula elétrica controlada por um circuito eletrônico para ajustar à taxa de oxigênio no gás respiratório. Estes reguladores de demanda controlam eletricamente tanto a pressão do gás respiratório em relação à pressão de cabine, como a taxa de oxigênio do gás respiratório. Confiabilidade destes reguladores de demanda está ligada à confiabilidade do circuito eletrônico ou ao suprimento de energia elétrica. Por exemplo, no caso de interrupção de suprimento de energia elétrica, estes reguladores de demanda não protegem o usuário contra hipóxia ou fumaça de incêndio.

[0007] Alguns aperfeiçoamentos foram feitos no passado pela adição de um regulador de demanda pneumático ao regulador eletromecânico, o regulador de demanda pneumático provendo uma solução de reserva que é usada apenas no caso de falha elétrica. Porém, isto conduz a sistemas bem mais complexos e volumosos do que o regulador clássico com Venturi e cápsula aneroide para controle de diluição.

[0008] Desse modo, já é conhecido, por exemplo, de um primeiro modo de realização revelado no documento US 6.789.539, um regulador de demanda para dispositivo de respiração em aeronave compreendendo:

- uma câmara respiratória suprida com gás respiratório compreendendo gás respirável e gás de diluição,
- uma linha de suprimento de gás respirável para ser conectada a uma fonte de gás respirável e suprir a câmara respiratória com gás respirável,
- uma linha de suprimento de gás de diluição para ser conectada a uma fonte de gás de diluição e suprir a câmara respiratória com gás de diluição,
- um primeiro dispositivo de ajuste ajustando a pressão na câmara respiratória, e
- um segundo dispositivo de ajuste ajustando a taxa de gás de diluição no gás respiratório suprido à câmara respiratória, o segundo dispositivo de ajuste compreendendo uma válvula de diluição disposta na linha de suprimento de gás de diluição e a válvula de diluição sendo móvel entre uma posição retraída e uma posição saliente.

[0009] Este regulador de demanda parece satisfazer em condição norma, mas não protege o usuário no caso de falha elétrica. A meta da invenção é aperfeiçoar a confiabilidade deste regulador de demanda.

[0010] O documento US 6.789.5389 revela ainda um segundo modo de realização de regulador de demanda, no qual o primeiro dispositivo de ajuste é do tipo não elétrico, o regulador de demanda compreendendo ainda um terceiro dispositivo de ajuste controlando a vazão do gás respirável na porção a montante da linha de suprimento de gás respirável e o segundo dispositivo de ajuste compreendendo uma cápsula de altímetro. Tal regulador de demanda poderia ser bem satisfatório no caso de falha elétrica, mas é complicado e, acima de tudo, muito difícil de ajustar em condições normais, devido ao suprimento de gás respirável ser controlado por ambos primeiro dispositivo de ajuste e segundo dispositivo de ajuste.

Sumário da invenção

[0011] A finalidade desta invenção é prover um regulador de demanda que seja confiável, bem barato, simples de ser ajustado e suprir uma taxa de oxigênio em conformidade com o mínimo requerido, enquanto estando próximo ao mínimo requerido.

[0012] Para esta finalidade, de acordo com a invenção, o primeiro dispositivo de ajuste é do tipo não elétrico, e o segundo dispositivo de ajuste compreende um sensor e uma unidade de controle elétrica (eletrônica), a unidade de controle elétrica recebendo um sinal do sensor e a unidade de controle elétrica ajustando a taxa de gás de diluição no gás respiratório pelo controle da válvula de diluição em função do mencionado sinal.

[0013] Por conseguinte, o ajuste do primeiro dispositivo de ajuste é mais fácil de ser obtido, a taxa de oxigênio no gás respiratório pode ser precisamente ajustada pelo segundo dispositivo de ajuste em condição normal (sem falha elétrica) e o ajuste da pressão na câmara respiratória é bem satisfatório graças ao primeiro dispositivo de ajuste em condição normal e no caso de falha elétrica.

[0014] De acordo com outra característica de acordo com a invenção, o dispositivo respiratório de aeronave, de preferência, compreende ainda um dispositivo de segurança para automaticamente aumentar a concentração de gás respirável no caso de falha do segundo dispositivo de ajuste.

[0015] Desse modo, no caso de falha elétrica, a taxa de oxigênio no gás respiratório suprido ao usuário não pode ser precisamente ajustada, mas conforma com os requisitos mínimos.

[0016] De acordo com outra característica de acordo com a invenção, o regulador de demanda, de preferência, tem um invólucro incluindo uma linha de suprimento de gás respiratório compartilhada pela porção a jusante da linha de suprimento de gás respirável e a porção a jusante da linha de suprimento de gás de diluição.

[0017] Por conseguinte, o efeito de perda por atrito na linha de suprimento de gás de diluição é reduzido, o que possibilita suprir gás respiratório com uma taxa menor de gás respirável quando o usuário respira profundamente em uma baixa altitude de cabine, enquanto não controlando eletricamente a válvula principal.

[0018] De acordo com outra característica de acordo com a invenção, toda a linha de suprimento de gás de diluição, de preferência, tem uma seção maior do que 100 milímetros quadrados quando a válvula de diluição está na posição retraída.

[0019] Esta característica também possibilita suprir gás respiratório com uma menor taxa de gás respirável (idealmente nula, qualquer que seja a respiração do usuário).

[0020] De acordo com uma característica suplementar de acordo com a invenção, a linha de suprimento de gás respirável, de preferência, não tem Venturi nem ejetor ejetando gás respirável para a câmara respiratória.

[0021] Sem dúvida, parece que Venturi e ejetor tenderiam a gerar uma movimentação da válvula principal em direção à posição aberta e, portanto, complicaria a regulação da taxa de respirável a baixos níveis.

[0022] Outras características da invenção são objetos de reivindicações subordinadas.

[0023] A invenção refere-se também a um método para regular diluição do gás respirável suprido ao usuário. De acordo com a invenção, o método de regulação de diluição compreende:

- suprir uma câmara respiratória com gás respiratório compreendendo gás respirável e gás de diluição, o gás respirável incluindo alta taxa de oxigênio,
- ajustar eletricamente a taxa de gás de diluição no gás respiratório suprido à câmara respiratória, e
- regular não eletricamente a pressão na câmara respiratória.

Descrição resumida dos desenhos

[0024] Outras características e vantagens da presente invenção aparecerão na descrição detalhada a seguir, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

- a figura 1 mostra diagramaticamente um primeiro modo de realização de dispositivo de respiração em aeronave de acordo com a invenção,
- a figura 2 mostra parcialmente um segundo modo de realização de dispositivo respiratório em aeronave de acordo com a invenção.

[0025] Descrição detalhada da invenção

[0026] A figura 1 mostra um dispositivo de respiração em aeronave 100 compreendendo, principalmente, uma fonte pressurizada de gás respirável 8, um duto de alimentação 6, uma máscara respiratória disposta em uma cabine 10 de uma aeronave. No modo de realização mostrado, a fonte pressurizada de gás respirável 8 é um cilindro contendo oxigênio pressurizado.

[0027] A máscara respiratória 4 compreende um regulador de demanda 1 e uma peça de face oronasal 3 fixada a uma porção de conexão tubular 5 do regulador 1. Quando um usuário 7 veste a máscara respiratória 4, a peça de face oronasal 3 é posta em contato com a pele da face do usuário 7 e delimita uma câmara respiratória 9 na qual o usuário 7 inspira exala o ar.

[0028] O regulador de demanda 1 tem um invólucro 2 incluindo um circuito de inalação e um circuito de exalação.

[0029] O circuito de inalação inclui uma linha de suprimento de gás respirável 12, 13 e uma linha de suprimento de gás de diluição 14, 15. A linha de suprimento de gás respirável compreende uma porção a montante 12 suprida com oxigênio pressurizado pela fonte gás respirável 8 através do duto de alimentação 6 e uma porção a jusante 13 suprindo a câmara respiratória 9 com gás respirável. A linha de suprimento de gás de diluição compreende uma porção a montante 14 em comunicação com uma fonte de gás de diluição e uma porção a jusante 15 suprindo a câmara respiratória 9 com gás de diluição. No modo de realização ilustrado, o gás de diluição é ar e a fonte de gás de diluição é a cabine 10 da aeronave. Uma porção final da porção a jusante da linha de suprimento de gás respirável 13 e uma porção final da porção a jusante da linha de suprimento de gás de diluição 15 se fundem uma linha de suprimento de gás respiratório 16 na qual flui um gás respiratório incluindo gás respirável e gás de diluição misturados. Desse modo, no modo de realização ilustrado, o gás respirável e o gás de diluição são misturados na linha de suprimento de gás respiratório 16 do invólucro 2, ou seja, antes de suprir a câmara respiratória 9 através da porção e conexão tubular 5.

[0030] O dispositivo de respiração em aeronave 100 não tem qualquer dispositivo elétrico causando variação da pressão na linha de suprimento de gás respirável e modo a regular o fluxo de gás respirável ou similar. Desse modo, no uso, a porção a montante 12 da linha de suprimento de gás respirável é continuamente suprida com gás respirável e, de preferência, a uma pressão substancialmente constante, mais preferidamente, regulada por um regulador de pressão não elétrico (pneumático) 98 interposto entre a fonte de gás respirável 8 e a linha de suprimento de gás respirável. Naturalmente, como normalmente conhecido, o regulador de pressão 98 poderia ser omitido, em particular no caso da fonte de gás respirável 8 ser um OBOGS ou similar. Como conhecido pela WO 2009/7.794, uma válvula poderia isolar a porção a montante 12 da linha de suprimento de gás respirável da fonte de gás respirável 8 quando a máscara respiratória 4 não for usada pelo usuário, mas guardada em uma caixa de armazenamento.

[0031] O circuito de exalação compreende uma válvula piloto 50 e uma linha de exaustão que compreende uma porção a montante 52 e uma porção a jusante 54. A porção a montante 52 da linha de exaustão fica em comunicação com a câmara respiratória 9 da peça de face oronasal 3 através da porção de conexão tubular 5 e recebe gás exalado pelo usuário. A porção de conexão tubular 5 do regulador não tem separação entre a linha de suprimento de gás respiratório 16 e a porção a montante 52 da linha de exaustão. A porção a jusante 54 da linha de exaustão fica em comunicação com ar ambiente da cabine 10. A válvula piloto 50 é uma membrana flexível impermeável a ar que separa uma câmara piloto 58 da porção a montante 52 da linha de exaustão e a porção a jusante 54 da linha de exaustão, ambas dispostas sobre o outro lado da membrana 50. Desse modo, a válvula piloto 50 tem uma primeira superfície 50a sujeita à pressão na porção a montante 52 da linha de exaustão que é similar à pressão na câmara respiratória 9 e uma segunda superfície 50b sujeita à pressão na câmara piloto 58.

[0032] O invólucro 2 do regulador compreendera ainda um primeiro conduto 64, um segundo conduto 66 e uma válvula principal 60 cooperando com um assento fixo 62. A válvula principal 62 é formada por uma membrana móvel entre uma posição fechada e uma posição aberta. Na posição fechada, a válvula principal 60 se apoia no assento fixo 62 e interrompe a comunicação entre a porção a montante 12 e a porção a jusante 13 da linha de suprimento de gás respirável. Na posição aberta, a válvula principal 60 fica fora do assento fixo 62 e a porção a montante 12 fica em comunicação com a porção a jusante 13 da linha de suprimento de gás respirável.

[0033] Qualquer que seja a posição da válvula principal 60, a membrana a válvula principal 60 separa uma câmara de controle 68 disposta sobre um lado da membrana da linha de suprimento de gás respirável, ambas as porções a montante 12 e a jusante 13 da linha de suprimento de gás respirável sendo dispostas sobre o outro lado da válvula principal 60. A câmara de controle 68 se comunica com a porção e montante 12 da linha de suprimento de gás respirável através do primeiro conduto 64 que compreende uma constrição calibrada 65.

[0034] O invólucro 2 do regulador 1 compreende ainda um primeiro assento 56, um segundo assento 72 e um obturador 70 portado pela membrana da válvula piloto 50. O obturador 70 coopera com o segundo assento 72. O obturador 70 é forçado em direção ao segundo assento 72 por uma mola 74. Quando a pressão na porção a montante 52 da linha de exaustão for igual à pressão na câmara piloto 58, a válvula piloto 50 fica em uma posição de repouso. Na posição de repouso, devido à pressão atuante da mola 74, o obturador 70 se apoia sobre o segundo assento 72 e fecha o segundo conduto 66, uma vez que o segundo conduto 66 termina no segundo assento 72. Desse modo, a câmara de controle 69 fica isolada da câmara piloto 58. De outro modo, na posição de repouso, a válvula piloto 50 se apoia sobre o primeiro assento 56 e, por conseguinte, separa a porção a montante 52 da linha de exaustão da porção a jusante 54 da linha de exaustão.

[0035] O regulador 1 compreende ainda um dispositivo de ajuste elétrico para ajustar a taxa de oxigênio no gás respiratório suprido à câmara respiratória 9. O dispositivo de ajuste elétrico compreende, principalmente, uma válvula de diluição 24, um atuador 22, uma unidade de controle elétrico 40 e sensores 41-49.

[0036] A válvula de diluição 24 é móvel de uma posição retraída para uma posição saliente, conforme mostrado pela seta 21, e da posição saliente para a posição retraída, conforme mostrado pela seta 23. A unidade de controle elétrico 40 controla o atuador 22 que aciona a válvula de diluição 24. O atuador 22 é, de preferência, proporcional, mas seria possível usar um atuador liga/desliga controlado pelo uso de modulação de largura de pulso ou técnicas de ciclo de trabalho. A válvula de diluição 22 está mostrada em uma posição intermediária entre a posição retraída e a posição saliente.

[0037] Uma passagem 28 é provida entre um assento de diluição 26 e a válvula de diluição 24. A movimentação da válvula de diluição 24 faz com que a seção de passagem 28 seja modificada. De preferência, na posição saliente, a válvula de diluição 24 se apoia sobre o assento de diluição 26 e isola a porção a montante 14 da linha de suprimento de gás de diluição da porção a jusante 15 da linha de suprimento de gás de diluição. Vantajosamente, na posição retraída da válvula de diluição, a seção da passagem 28 é maior do que 100 milímetros quadrados e, mais preferidamente, a seção transversal de toda a linha de suprimento de gás de diluição é maior do que 100 milímetros quadrados.

[0038] O regulador 1 tem ainda, vantajosamente, pelo menos um sensor de regulação entre um sensor de pressão de cabine 41 detectando a pressão absoluta na cabine 10, um sensor de pressão de aeronave 42 detectando a pressão absoluta fora da aeronave correspondente à altitude da mesma, um sensor de saturação 43 portado pela peça de face oronasal 3 e detectando a saturação em oxigênio do sangue do usuário, um sensor de posição 44 detectando a posição da válvula de diluição 22, um sensor e gás 45 colocado na linha de suprimento de gás respiratório 16 e detectando a taxa de oxigênio no gás respirável, um sensor de pressão respiratória 46, um medidor de fluxo de gás respirável 47 colocado na linha de suprimento de gás respirável 12, 13 detectando o fluxo do gás respirável, um medidor de fluxo de gás de diluição 48 colocado na linha de suprimento de gás de diluição 14, 15 detectando o fluxo do gás de diluição ou um medidor de fluxo de gás respiratório 49 colocado na linha de suprimento de gás respiratório 16 e detectando o fluxo de gás respiratório.

[0039] Os sensores de regulação 41-49 transmitem um sinal (um sinal elétrico no modo de realização ilustrado, mas que poderia ser um sinal eletromagnético em uma variante) para a unidade de controle elétrico 40. A unidade de controle elétrico 40 ajusta a posição da diluição em função da informação (sinal) provida pelos sensores de regulação.

[0040] Deve ser notado que o sensor de gás 45 detecta, de preferência, a pressão parcial no oxigênio no gás respiratório. Em uma variante, o sensor de gás 45 pode detectar a concentração (proporção) em oxigênio no gás respiratório.

[0041] O sensor de gás 45 é, de preferência, um sensor eletroquímico, um sensor de oxigênio galvânico, um sensor de oxigênio paramagnético, um sensor de gás de eletrólito sólido, um sensor de gás ultrassónico, ou sensor de oxigênio por fluorescência (optode). O sensor de gás de eletrólito sólido pode ser, por exemplo, um sensor de gás zircônio ou um sensor de gás titânio. Em particular o sensor óptico pode ser um sensor infravermelho, podendo incluir um laser de diodo afinável, e podendo detectar absorção, reflexão ou transmissão, ou uma combinação de absorção, reflexão e transmissão. O sensor de gás ultrassônico usa, de preferência, a medida da velocidade do som e a temperatura do gás para computar a composição da mistura. O sensor de oxigênio por fluorescência tem, de preferência, uma fonte de excitação de LED, um detector de fluorescência e um substrato fluorescente sensível à pressão parcial de oxigênio.

[0042] O sensor de pressão respiratória 45 detecta a pressão na câmara respiratória 9. No modo de realização ilustrado na figura 1, o sensor de pressão respiratória 46 é colocado na porção a montante da linha de excitação 52, mas na variante ele pode ser colocado diretamente na câmara respiratória ou na linha de suprimento de gás respiratório 16. O sensor de pressão respiratória 46 é útil particularmente em combinação com o sensor de gás 45. O sensor de pressão respiratória 46 é opcional, uma vez que geralmente o sensor de gás 45 pode ser usado sem o sensor de pressão respiratória 46. Porém, em alguns modos de realização, o sensor e pressão respiratória 46 possibilita simplificar a regulação da taxa de gás de diluição no gás respiratório e, portanto, o ajuste do regulador de demanda, em combinação com o sensor de gás 45.

[0043] O regulador 1 tem um modo (normal) de regulação, um modo de gás respirável puro e um odo de emergência que pode ser seletivamente ativado pelo usuário, graças a um botão seletor giratório de modo 38, conforme mostrado pela seta circular 39.

[0044] Sem inalação do usuário na peça de face oronasal 3, a câmara de controle 68 é sujeita à pressão do gás respirável na porção a montante 12 da linha de suprimento de gás respirável. Desse modo, a válvula principal 60 é pressionada contra o assento 62, fecha a passagem entre a válvula principal 60 e o assento 62, e isola a porção a montante 12 da porção a jusante 13 da linha de suprimento de gás respirável.

[0045] Quando o usuário aspira, a pressão na porção a montante 52 da linha de exaustão é menor do que a pressão na câmara piloto 58. Se a diferença de pressão for maior do que uma depressão de inalação estabelecida necessária para comprimir a mola 74, a válvula piloto 50 é movida (deformada) para uma posição de admissão na qual o obturador 70 é movido para fora do segundo assento 72 contra a pressão exercida pela mola 74. Por conseguinte, a câmara de controle 68 se comunica com a câmara piloto 58 através do segundo conduto 66 que termina na câmara de controle 68. Desse modo, a pressão na câmara de controle 68 é reduzida, a válvula principal 60 é movida para fora do assento fixo 62 e o gás respirável flui através da passagem entre a válvula principal 60 e o assento fixo 62. Ao final da inspiração, a válvula piloto volta para a posição de repouso, o obturador 70 se apoia sobre o segundo assento 72 e fecha o segundo conduto 66. Por conseguinte, a pressão na câmara de controle 68 aumenta e a válvula principal 60 se torna pressionada contra o assento fixo 62, fechando o fluxo de gás respirável.

[0046] A depressão de inalação estabelecida é adaptada e a linha de suprimento de gás de diluição é adaptada para prover uma perda por atrito suficientemente baixa de modo que, quando o modo regulação do regulador for selecionado e a válvula de diluição 22 estiver na posição retraída, a válvula piloto 50 seja mantida na posição de repouso, mesmo quando o usuário inalar, de modo a prover apenas gás de diluição ao usuário à baixa altitude de cabine (abaixo de 10kft) em condição normal (sem falha elétrica). Por conseguinte, o regulador 1 pode regular a concentração de gás respirável no gás respiratório, na faixa de 0% a 100%.

[0047] Quando o usuário exala, a pressão na porção a montante 52 da linha de exaustão é aumentada e, assim, a válvula piloto 50 é movida para uma posição de exaustão fora do primeiro assento 62. Por conseguinte, o gás de exaustão é descarregado pela porção a jusante 54 da linha de exaustão.

[0048] O botão seletor de modo 38 tem um primeiro came 34 e um segundo came 36.

[0049] Quando o usuário seleciona o modo de gás respirável puro do regulador 1 com o botão seletor giratório de modo 38, como ilustrado pela seta 19, o came 34 move uma primeira válvula de fechamento 18 para uma posição fechada, na qual a válvula de fechamento 18 fecha a entrada da linha de suprimento de gás de diluição 14, 15, impedindo, desse modo, a admissão de gás de diluição na linha de suprimento de gás de diluição 14, 15. Desse modo, o regulador 1 despacha gás respirável não diluído para o usuário 7 através da câmara respiratória 9.

[0050] O regulador 1 compreende ainda um terceiro conduto 76 com uma constrição 75, um terceiro assento 78, uma válvula de modo emergência 80 provida de furos transpassantes 81, um primeiro conduto de saída 82, uma primeira haste 84, uma segunda válvula de fechamento 86, uma primeira válvula de alívio 88, uma segunda haste 90, uma cápsula altimétrica 92, um segundo conduto de saída 94 e uma segunda válvula de alívio 96.

[0051] O terceiro conduto 76 se estende entre a porção a montante 12 da linha de suprimento de gás respirável e a câmara piloto 58. No modo normal e modo de gás respirável puro, a válvula de modo emergência 80 se apoia contra o terceiro assento e fecha o terceiro conduto 76. À baixa altitude de cabine, a câmara piloto 58 fica em comunicação com ar ambiente da cabine 10 através do primeiro conduto de saída 82. À alta altitude de cabine (acima de 40kft), regulamento e norma de aviação exigem que o usuário seja suprido com respiração de pressão positiva de gás respirável não diluído. Esta função é executada pela cápsula altimétrica 92 e a segunda haste 90 que move a válvula de modo de emergência 80, de modo que à alta altitude de cabine a válvula de modo emergência 80 fique fora do terceiro assento 78. A câmara piloto 58 é, portanto, suprida com gás respirável pressurizado através do terceiro conduto 76 com restrição 75. Além disso, a primeira haste 84 suportando a segunda válvula de fechamento 86 é forçada de modo que, quando a válvula de modo emergência 80 estiver fora do terceiro assento 78, a segunda válvula de fechamento 86 se move (conforme mostrado pela seta 85) e fecha o primeiro conduto de saída 82. A pressão na câmara piloto 58 é limitada pela segunda válvula de alívio 96 no segundo conduto de saída 94, o que assegura que a sobrepressão na câmara piloto 58 não exceda um valor predeterminado. A válvula piloto 50 controla a válvula principal 60 para ajustar a pressão na câmara respiratória à pressão na câmara piloto 58.

[0052] No caso de fumaça ou fogo na cabine, o usuário 7, normalmente tripulante, deve encaixar o modo emergência girando o botão de seletor de modo 38. Quando o botão de seletor de modo 38 estiver posicionado no modo emergência, o primeiro came 34 move a primeira válvula de fechamento para a posição fechada, impedindo admissão de gás de diluição na linha de suprimento de gás de diluição 14, 15. Além disso, o segundo came 36 move a primeira haste 84, de modo que a segunda válvula de fechamento 86 feche o primeiro conduto de saída 82 e a válvula de modo emergência 80 seja movida para fora do terceiro assento 78. A câmara piloto 58 é, portanto, suprida com gás respirável pressurizado através do terceiro conduto 76 com restrição 75. A pressão na câmara piloto 58 é controlada através da primeira válvula de alívio 88. A válvula piloto 50 controla a válvula principal 60 para ajustar a pressão na câmara respiratória à pressão na câmara piloto 58.

[0053] O regulador 1 mostrado na figura 1 compreende ainda um dispositivo de segurança mecânico compreendendo uma válvula de retorno 30 e um dispositivo de segurança elétrico 32 definindo dois dispositivos de segurança alternativos. O atuador 4 sendo linear, no caso de falha elétrica, a mola de retorno 30 move a válvula de diluição 22 para a posição saliente. O dispositivo de segurança elétrico 32 compreende um sistema elétrico reserva 33 suprido por uma bateria 31 e disposto entre o atuador 4 e a unidade de controle elétrico 40. O sistema elétrico reserva 33 é adaptado para detectar falha da unidade de controle elétrico 40 e controlar o atuador 22 para mover a válvula de diluição 22 para a posição saliente.

[0054] O regulador 1 inclui ainda um dispositivo de alarme 99 que informa o usuário sobre uma falha elétrica ou, mais geralmente, uma falha do dispositivo de ajuste elétrico 22, 24, 40, 41-49. O dispositivo de alarme 99 provê um aviso luminoso, um aviso sonoro, um aviso por mensagem ou similar. Consequentemente, o usuário 9 pode selecionar manualmente o modo gás respirável puro ou o modo emergência se temer que o dispositivo de segurança não esteja funcionando ou por precaução.

[0055] No caso do regulador 1 não ter tais dispositivos de segurança, o usuário 9 tem que selecionar manualmente o modo gás respirável puro ou o modo emergência no caso de falha elétrica.

[0056] Deve ser notado que, devido ao fato da linha de suprimento de gás respiratório 16 ter uma grande seção e, além a porção de conexão tubular 5 do regulador 1 não ter separação entre a linha de suprimento de gás respiratório 16 e a porção a montante 52 da linha de exaustão, o regulador 1, de preferência, não tem Venturi e ejetor, em particular ele não tem Venturi e ejetor ejetando gás respirável para a câmara respiratória.

[0057] O atuador 22 poderia, por exemplo, ser do tipo eletromagnético, piezelétrico, eletrostático, pneumático ou similar.

[0058] Além disso, o atuador 22 representado é um atuador linear, mas, alternativamente, um atuador rotativo poderia ser usado.

[0059] A válvula de diluição 62 mostrada na figura 1 é do tipo cônico. Porém, válvula de chapeleta esférica, válvula e corte, válvula plana também seriam convenientes. Além disso, o assento de diluição 26 poderia ser inclinado em relação ao eixo da linha de suprimento de gás de diluição.

[0060] A unidade de controle elétrico 40 pode regular diretamente a taxa de oxigênio no gás respiratório ou através da regulagem da taxa de gás respirável no gás respiratório. Em particular, a unidade de controle elétrico 40 pode regular diretamente a taxa de oxigênio no gás respiratório provido ao usuário diretamente, graças ao sensor de gás 45, ou indiretamente usando a informação provida pelo sensor de pressão na cabine 41 e, de preferência, pelo menos um sensor de altitude de aeronave 42, o sensor de posição 44, o medidor de fluxo de gás de diluição 47, o medidor de fluxo de gás respirável 48 ou o medidor de fluxo de gás respiratório 49.

[0061] De outro modo, a unidade de controle elétrico 40 pode regular a concentração em oxigênio no gás respiratório provido ao usuário pelo uso de um controle de circuito aberto ou controle de circuito fechado. Em particular, a unidade de controle elétrico 40 pode regular a concentração em oxigênio no gás respiratório pelo uso de um controle de circuito aberto quando usando informação proveniente do sensor de pressão de cabine 41 e o sensor de saturação 43.

[0062] A figura 2 mostra parcialmente um dispositivo de respiração de aeronave 200 de acordo com um segundo modo de realização. Alguns elementos do dispositivo de aeronave 200 que não diferem do dispositivo de aeronave 100 não estão representados, uma vez que eles não são essenciais para a compreensão. os elementos do regulador 101 e os elementos do regulador 1 que sejam idênticos ou que poderiam ser idênticos receberam o mesmo número de referência e não serão descritos novamente.

[0063] O dispositivo de respiração de aeronave 200 compreende uma máscara respiratória 104 incluindo um regulador 101 e uma peça de face oronasal 3.

[0064] O regulador 1 é do tipo de regulador de válvula pilotada, enquanto o regulador 101 é do tipo de regulador de válvula direto. O regulador 101 difere principalmente do regulador 1 devido à válvula principal 160 e a conexão entre a válvula piloto 50 e a válvula principal 160.

[0065] A válvula principal 160 é, de preferência, montada rígida e deslizantemente sobre o invólucro 102 do regulador 101. A válvula principal 160 é móvel entre uma posição fechada e uma posição aberta. Na posição fechada, a válvula principal 160 é pressionada contra um assento 162 e isola a porção a montante 12 da linha de suprimento de gás respirável da porção a jusante 13 da linha de suprimento de gás respirável. O assento 162 é, de preferência, uma vedação em material flexível, como borracha ou material elastomérico. Na posição aberta da válvula principal 160, a porção a montante 12 da linha de suprimento de gás respirável se comunica com a porção a jusante 13 da linha de suprimento de gás respirável através de uma passagem entre a válvula principal 160 e o assento 162. Uma mola 161 força a válvula principal 160 em direção à posição fechada.

[0066] Como escrito acima, a primeira superfície 50a da válvula piloto 50 é sujeita à pressão na câmara respiratória 9 e é móvel entre a posição de repouso e a posição de admissão, de acordo com a diferença de pressão entre a câmara piloto 58 e a câmara respiratória 9.

[0067] Para conectar mecanicamente movimentação da válvula principal 160 à movimentação da válvula piloto 50 e amplificar a movimentação da válvula piloto 50, o regulador 101 compreende ainda uma primeira alavanca 163 e uma segunda alavanca 167, ambas montadas giratoriamente sobre o invólucro 102. Em um modo de realização alternativo, pelo menos uma da primeira alavanca 163 e segunda alavanca 167 poderia ser omitida, no caso de ambas serem omitidas, a haste da válvula principal 160 ficaria diretamente em contato com uma porção rígida da válvula piloto 50.

[0068] Por conseguinte, quando a válvula piloto 50 estiver na posição de repouso, a válvula principal 160 estará na posição fechada e quando a válvula piloto 150 estiver na posição de admissão, a válvula piloto 150 estará na posição aberta. Mais detalhes referentes a reguladores de válvula diretos poderiam ser encontradas em FR 1.484.691 e FR 1.427.955, por exemplo.

[0069] Naturalmente, a invenção não está imitada aos modos de realização providos pra fins ilustrativos e não limitativos. Por exemplo, o gás exalado poderia ser descarregado graças a uma válvula de exaustão distinta da válvula piloto 50.

[0070] A unidade de controle elétrico 40 e o sensor de cabine 41 poderiam ser portados pelo invólucro 23, 102 do regulador 1, 101, uma caixa de armazenamento destinada a receber a máscara respiratória quando não em uso ou disposta de outro modo na cabine da aeronave.

[0071] De outro modo, em uma variante, a seção da passagem 28 poderia ser função de ambos o atuador 22 e uma cápsula altimétrica. O atuador 22 e uma cápsula altimétrica poderiam facear um o outro, como revelado em US 6,789,539, o atuador 22 e a cápsula altimétrica sendo diretamente fixados ao invólucro 2, 102 ou, de preferência, a cápsula altimétrica poderia ser interposta entre o atuador 22 e o invólucro 2, 102.

Claims

Regulador de demanda (1, 101) para dispositivo de respiração em aeronave (100, 200), compreendendo:
- - uma câmara respiratória (9) suprida com gás respiratório compreendendo gás respirável e gás de diluição,
- - uma linha de suprimento de gás respirável (12, 13) para ser conectada a uma fonte de gás respirável (8) e suprir a câmara respiratória (9) com gás respirável,
- - uma linha de suprimento de gás de diluição (14, 15) para ser conectada a uma fonte de gás de diluição (10) e suprir a câmara respiratória (9) com gás de diluição,
- - um primeiro dispositivo de ajuste (50, 60; 160) ajustando a pressão na câmara respiratória (9), e
- - um segundo dispositivo de ajuste (22, 24, 40, 41-49) ajustando a taxa de gás de diluição no gás respiratório suprido à câmara respiratória (9), o segundo dispositivo de ajuste compreendendo uma válvula de diluição (24) disposta na linha de suprimento de gás de diluição (14, 15) e a válvula de diluição (24) sendo móvel entre uma posição retraída e uma posição saliente,
o regulador de demanda sendo caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo de ajuste (50, 60; 160) é do tipo não elétrico e o segundo dispositivo de ajuste (22, 24, 40, 41-49) compreende um sensor (41, 42, 43, 44, 45, 47, 48, 49) e uma unidade de controle elétrico (40), a unidade de controle elétrico (40) recebendo um sinal do sensor (41-49) e a unidade de controle elétrico (40) ajustando a taxa de gás de diluição no gás respiratório pelo controle da válvula de diluição (24) em função do dito sinal.
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado adicionalmente pelo fato de que compreende um dispositivo de segurança (30, 32) para aumentar a concentração de gás respirável em caso de falha do segundo dispositivo de ajuste (22, 24, 40, 41).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de segurança (30) coloca automaticamente a válvula de diluição (24) na posição saliente em caso de falha do segundo dispositivo de ajuste (22, 24, 40, 41-49).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com a reivindicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de segurança (30, 32) fecha automaticamente a linha de suprimento de gás de diluição (14) em caso de falha do segundo dispositivo de ajuste (22, 24, 40, 41-49).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com a reivindicação 3 ou reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de segurança compreende um elemento de mola (30) forçando a válvula de diluição (24) em direção à posição saliente.
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com a reivindicação 3 ou reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de segurança (32) compreende uma bateria (31) e um sistema de reserva elétrico (33) energizado pela bateria (31).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o regulador de demanda (1, 101) tem um invólucro (2, 102) incluindo uma linha de suprimento de gás respiratório (16) compartilhada pela porção de jusante da linha de suprimento de gás respirável (13) e a porção a jusante da linha de suprimento de gás de diluição (15).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que toda linha de suprimento de gás de diluição (14, 15) tem uma seção maior do que 100 milímetros quadrados quando a válvula de diluição (24) está na posição retraída.
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a linha de suprimento de gás respirável (12, 13) é desprovida de ejetor ejetando gás respirável para a câmara respiratória (9).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a pressão na câmara respiratória (9) é ajustada apenas pelo primeiro dispositivo de ajuste (50, 60; 160).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o segundo dispositivo de ajuste compreende um atuador elétrico (22) acionando a válvula de diluição (24).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o sensor do segundo dispositivo de ajuste é escolhido entre pelo menos um de:
- - sensor de pressão absoluta (41) detectando altitude de cabine ou sensor de pressão absoluta (42) detectando altitude de aeronave,
- - sensor de saturação (43) detectando uma saturação em oxigênio no sangue do usuário,
- - medidor de fluxo (47) detectando o fluxo na linha de suprimento de gás respirável (12, 13), medidor de fluxo (48) detectando o fluxo na linha de suprimento de gás de diluição (14, 15), ou medidor de fluxo (49) detectando o fluxo em uma linha de suprimento de gás respiratório (16) compartilhada pela porção a jusante da linha de suprimento de gás respirável (13) e a porção a jusante da linha de suprimento de gás de diluição (15),
- - sensor de gás (45) detectando a taxa de oxigênio na linha de suprimento de gás respiratório (16),
- - sensor de posição (44) determinando posição da válvula de diluição (24).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo de ajuste (50, 60; 160) compreende:
- - uma válvula principal (60; 160) móvel entre uma posição fechada na qual a válvula principal (60; 160) fecha a linha de suprimento de gás respirável (12, 13) e uma posição aberta na qual a válvula principal (60; 160) permite o fluxo de gás respirável,
- - uma válvula piloto (50) tendo uma primeira superfície (50a) sujeita à pressão na câmara respiratória (9) e uma segunda superfície (50b) sujeita a uma pressão estabelecida, a válvula piloto (50) sendo móvel entre uma posição de repouso, na qual a válvula piloto (50) faz com que a válvula principal (60; 160) fique na posição fechada, e uma posição de admissão, na qual a válvula piloto (50) faz com que a válvula principal (60; 160) fique na posição aberta.
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a válvula piloto (50) é móvel em uma posição de exaustão na qual a câmara respiratória (9) se comunica com ar ambiente (10) através de uma linha de exaustão (52, 54).
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que a movimentação da válvula principal (60) da posição fechada para a posição aberta é conectada pneumaticamente à movimentação da válvula piloto (50) da posição de repouso para a posição de admissão.
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que a movimentação da válvula principal (160) da posição fechada para a posição aberta é conectada mecanicamente à movimentação da válvula piloto (50) da posição de repouso para a posição de admissão.
Regulador de demanda (1, 101) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de alarme (99) informando o usuário sobre uma falha do segundo dispositivo de ajuste (22, 24, 40, 41-49).
Dispositivo de respiração de aeronave (100, 200), caracterizado pelo fato de que compreende o regulador de demanda (1, 101) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17 e uma fonte de gás respirável (8) incluindo alta taxa de oxigênio conectada à linha de suprimento de gás respirável (12, 13).
Dispositivo de respiração de aeronave (100, 200) de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que, em uso, a linha de suprimento de gás respirável (12, 13) é continuamente suprida com gás respirável pressurizado (8) proveniente da fonte de gás respirável.
Método de regulação de diluição caracterizado pelo fato de que compreende:
- - suprir uma câmara respiratória (9) com gás respiratório compreendendo gás respirável e gás de diluição, o gás respirável incluindo alta taxa de oxigênio,
- - ajustar eletricamente (22, 24, 40, 41-49) a taxa de gás de diluição no gás respiratório suprido à câmara respiratória (9), e
- - regular não eletricamente (50, 60; 160) a pressão na câmara respiratória (9).
Método de regulação de diluição de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente aumentar automaticamente (30, 32) a taxa de oxigênio no gás respiratório suprido à câmara respiratória (9) em caso de falha elétrica.