EP0628325B1

EP0628325B1 - Equipement de protection respiratoire

Info

Publication number: EP0628325B1
Application number: EP94401287A
Authority: EP
Inventors: Fernand Bertheau
Original assignee: Intertechnique SA
Current assignee: Safran Aerosystems SAS
Priority date: 1993-06-09
Filing date: 1994-06-08
Publication date: 1997-01-22
Anticipated expiration: 2014-06-08
Also published as: FR2706311B1; US5503147A; HK1007418A1; DE69401534T2; JP3231183B2; JPH07136273A; CA2125440A1; DE69401534D1; FR2706311A1; EP0628325A1; CA2125440C; ES2097010T3

Description

L'invention concerne les équipements respiratoires comportant un masque respiratoire, un harnais autorisant une mise en place rapide, et parfois des lunettes de protection contre les fumées.
On connaît déjà des harnais pour masque respiratoire à mise en place rapide ayant une sangle extensible dont les extrémités sont reliées au masque et qui comportent un élément gonflable par un gaz sous pression pour allonger la sangle jusqu'à une dimension suffisante pour permettre à l'utilisateur d'engager la sangle sur la tête et ayant des moyens à commande manuelle permettant d'admettre du gaz sous pression dans l'élément pour l'allonger et de vidanger cet élément pour permettre à la sangle, du fait de son élasticité propre, de s'appliquer contre la tête et de maintenir le masque. Le gaz sous pression est souvent de l'oxygène qui alimente également un régulateur à la demande et à dilution porté par le masque.
Les avions de ligne et les avions d'affaires à cabine pressurisée volent à des altitudes de plus en plus élevées. Au-delà de 40 000 pieds (12 200 mètres environ) le porteur du masque doit être immédiatement alimenté en gaz respiratoire sous pression en cas de dépressurisation. Pour éviter les fuites de gaz respiratoire entre le couvre-face du masque et la peau, le harnais doit alors exercer une tension importante. Lorsque l'avion vole dans des conditions telles que les règlements exigent que le pilote ou l'un des pilotes ait en permanence le masque sur le visage, ce port permanent est source de fatigue et d'inconfort. D'autre part, le masque pouvant être utilisé par l'ensemble de la population des pilotes, le harnais est conçu pour garantir l'étanchéité du masque sur les têtes de petite taille et conduit alors à des efforts de serrage encore plus importants sur les têtes de grande taille.
Pour résoudre ce problème, on a déjà proposé des harnais comportant des moyens permettant de maintenir, dans l'élément gonflable, une pression intermédiaire, dite de confort. En particulier le document EP-A-0 288 391 décrit un harnais qui, dans un mode particulier de réalisation, comprend également un clapet altimétrique provoquant automatiquement une vidange complète de l'élément gonflable et en conséquence une ferme application du masque sur le visage, sans intervention du porteur, en cas de dépressurisation. Le document EP-A-288.391 comporte les caractéristiques du préambule de la revendication 1. Le document US-A-5 036 846 décrit également un harnais ayant un élément gonflable dans lequel on peut maintenir une pression résiduelle intermédiaire de confort.
Les harnais suivant ces deux documents présentent une limitation. Ils nécessitent un réglage manuel de la pression résiduelle dans le harnais, pression par ailleurs variable avec la taille de la tête de l'utilisateur pour obtenir un serrage donné.
Au surplus les fuites, provoquées par exemple par la porosité de l'élément gonflable et/ou par un défaut d'étanchéité des clapets, provoquent fréquemment une diminution progressive de la pression dans l'élément gonflable, donc un accroissement progressif de la force d'application sur le visage, ce qui oblige le porteur du harnais à regonfler périodiquement ce dernier pour avoir un confort suffisant.
La présente invention vise notamment à fournir un équipement à harnais à mise en place rapide exigeant pour son utilisation un nombre de manipulations moindre que ceux antérieurement connus et au surplus évitant les interventions destinées à régler l'effort de serrage sur le visage à une valeur sensiblement constante, ajustable éventuellement, de façon à assurer un bon compromis entre le confort et la sécurité.
L'invention propose dans ce but un équipement respiratoire de tête comportant un:masque respiratoire muni d'un régulateur à la demande et à dilution connectable à une source de gaz respiratoire; un harnais extensible dont les extrémités sont reliées au masque et qui comporte un élément gonflable par le gaz respiratoire pour l'allonger jusqu'à une dimension suffisante pour permettre à l'utilisateur de l'engager sur la tête; et des moyens à commande manuelle permettant d'admettre le gaz respiratoire sous pression dans l'élément gonflable pour l'allonger et de réduire la pression dans cet élément pour permettre au harnais de s'appliquer contre la tête et d'appliquer le masque contre le visage, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens automatiques d'admission de gaz sous pression dans un composant du harnais, à partir de la source de gaz, et d'échappement de gaz sous pression vers l'atmosphère à partir dudit composant du harnais, commandés par un capteur d'effort d'application du masque sur le visage, de façon à maintenir une force d'application sensiblement constante, au moins aussi longtemps que la pression ambiante reste supérieure à un seuil, et éventuellement ajustable.
Le terme "harnais" doit être interprété dans un sens large et comme couvrant non seulement les produits dont l'élément gonflable est constitué par une sangle tubulaire, mais aussi les produits équivalents, tels que ceux utilisant des vérins pneumatiques reliés à une calotte d'appui sur la tête.
En général, le composant sera constitué par l'élément gonflable lui-même. Toutefois, il peut s'agir d'un élément additionnel, tel qu'un bourrelet gonflable de bord de masque ou un coussin occipital interposé entre l'élément gonflable (prévu alors pour ne pouvoir prendre que l'état pleinement gonflé et l'état vidangé) et la tête. Cette dernière solution est cependant moins avantageuse du point de vue de la complexité et de l'efficacité.
Lorsque l'équipement est destiné à un avion pouvant atteindre une altitude supérieure à 40 000 pieds (12 200 m), il est associé à un régulateur capable de fournir, au-delà de 40 000 pieds, de l'oxygène sous pression. La différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du masque tend alors à décoller ce dernier et doit être combattu par une force accrue d'application sur le visage pour éviter ou du moins limiter les fuites. Dans ce cas, la solution simple qui consiste à commander le composant gonflable du harnais de façon à exercer un effort constant conduit à choisir, pour ce dernier, une valeur suffisamment élevée pour être suffisante en cas de dépressurisation à très haute altitude. Le confort en est notablement réduit à plus basse altitude.
Il est dans ce cas avantageux de constituer les moyens d'admission et d'échappement de façon qu'ils règlent la pression dans le composant gonflable de harnais à une valeur telle que la force d'application du masque sur le visage soit accrue au fur et à mesure de l'augmentation d'altitude, au moins au-delà d'une valeur déterminée, ou de façon à provoquer automatiquement l'application d'une force maximale en cas de dépressurisation. Ce résultat peut être atteint par utilisation d'une capsule altimétrique s'ajoutant à des moyens élastiques ou se substituant à eux.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels :

La figure 1 est une vue en élévation montrant l'aspect extérieur d'un équipement de protection conforme à un mode de réalisation de l'invention ;
Les figures 2 et 3 sont des schémas de principe montrant deux modes particuliers de réalisation d'un ensemble capteur-moyens d'admission utilisable dans un équipement du genre montré en figure 1 ;
La figure 4 est un schéma de principe montrant une variante de réalisation ;
La figure 5, similaire à la figure 3, montre une autre constitution possible de l'ensemble capteur-moyens d'admission ;
Les figures 6 et 7, similaires aux figures 3 et 5, montrent d'autres variantes encore provoquant un serrage complet du masque en cas de dépressurisation à haute altitude ;
La figure 8 montre la constitution de principe d'un équipement de tête dans lequel l'ensemble capteur-moyens d'admission est placé au débouché d'au moins une sangle constituant un harnais ;
La figure 9 est un schéma montrant un dispositif dont le masque peut être complété par des lunettes, avec modification de la répartition des efforts lors de la mise en place des lunettes ;
La figure 10 montre une disposition à capteur sur le débouché de la sangle.

La figure 1 montre un équipement respiratoire, ayant une constitution générale connue, dans l'état où il se trouve lorsqu'il est utilisé. L'équipement respiratoire comporte un couvre-face oro-nasal 10 (qui peut être prévu pour recevoir des lunettes de protection contre la fumée), fixé à un régulateur à la demande 11, et un harnais de maintien sur la tête relié à un bloc de connexion rigide 12.
Le bloc de connexion est muni d'un raccord de liaison avec une conduite flexible 14 destinée à se raccorder à une source de gaz respiratoire sous pression (oxygène sous pression en général). Le harnais représenté à titre d'exemple comporte deux sangles 16 constituées chacune d'un tube interne en matériau élastique contenu dans une gaine inextensible limitant l'allongement du tube. La longueur au repos des tubes internes est telle qu'ils tendent à appliquer le couvre-face sur le visage avec une force dépassant celle qui est nécessaire pour assurer l'étanchéité requise, même lorsque le masque est soumis à la surpression respiratoire maximum.
La disposition décrite jusqu'ici est bien connue. On pourra par exemple en trouver une description dans le document EP-A-0 288 391. D'autres constitutions de harnais sont cependant possibles, utilisant par exemple des vérins pneumatiques et/ou n'ayant qu'une seule sangle.
Dans le mode de réalisation montré en figures 1 et 2, le harnais n'est pas accroché directement sur le couvre face, mais sur le boîtier 20 d'un ensemble groupant un capteur de la force exercée par le harnais et des moyens d'admission de gaz sous pression dans les sangles et d'échappement hors des sangles.
Au boitier 20 sont reliés les deux extrémités de la sangle 16 ou de chaque sangle du harnais. La sangle ou chaque sangle est généralement guidée sur le couvre-face 10 par des cavaliers 22 qui fixent la direction d'application de la force de traction exercée par le harnais. Un tiroir 24 est monté dans un alésage borgne 26 du boîtier et se prolonge par une tige 28 de poussée fixée au couvre face 10. La plage de débattement du boîtier 20 est limitée, dans un sens, par l'appui d'une butée 30 fixée au tiroir 24 et dans l'autre sens par l'appui d'un épaulement du tiroir sur une rondelle de retenue 32 fixée au boîtier.
Une chambre 34, délimitée par le fond de l'alésage et le tiroir 24, est reliée à l'atmosphère ambiante. Dans la partie de l'alésage qui reçoit le tiroir 24 est aménagée une sortie 36 de liaison avec la sangle ou les sangles. Des passages 38 percés dans le tiroir 24 mettent la sortie 36 en liaison avec une conduite 40 d'alimentation en gaz sous pression et avec l'atmosphère, respectivement lorsque le boîtier 20 dépasse une position prédéterminée vers la droite et une position prédéterminée vers la gauche. Lorsque le tiroir occupe une position intermédiaire, comme celle dans laquelle il est représenté en figure 2, la sortie 36 est isolée.
Des moyens élastiques, constitués dans le cas représenté sur la figure 2 par un ressort 42, tendent à repousser le boîtier 20 vers une position de butée (vers la gauche sur la figure 2) où il relie la sortie 36 à l'atmosphère et donc provoque une vidange complète des sangles et l'application du couvre face 10 avec une force maximale. Les sangles exercent de leur côté sur le boîtier 20 une force qui tend à le déplacer par rapport au tiroir vers la position où du gaz est admis de la conduite 40 aux sangles par la sortie 36. En déplaçant manuellement (vers la droite sur la figure 2) le boîtier 20, par exemple en pinçant la manette 44 et la butée 30 du tiroir, l'utilisateur du masque peut provoquer un gonflage complet des sangles et donner au harnais une forme permettant de l'enfiler aisément.
Le mode de fonctionnement de l'équipement ressort immédiatement de la description qui précède. Une fois le harnais placé sur la tête et la manette 44 relâchée, le ressort 42 amène le boîtier dans la position de dégonflage du harnais. Au fur et à mesure que le harnais se dégonfle, il exerce sur le boîtier une force, dirigée vers le couvre face, de valeur croissante. Le boîtier revient dans la position d'isolement où il est montré en figure 2 lorsque les deux forces s'équilibrent.
En cas de fuite, due par exemple à la porosité de l'élément gonflable des sangles, le boîtier se déplace progressivement jusqu'au moment où il arrive dans une position où une quantité supplémentaire de gaz est admise dans les sangles et diminue la force exercée par le harnais.
L'effort régulé peut être rendu ajustable manuellement, par exemple en montant une vis moletée (en tirets sur la figure 2) à travers le fond du boîtier.
Dans la variante de réalisation montrée en figure 3 (où les éléments correspondant à ceux de la figure 2 sont désignés par le même numéro de référence) le ressort 42 prend appui sur une capsule altimétrique 46. Cette capsule se dilate lorsque la pression ambiante diminue. En particulier, elle se dilate de façon importante en cas de dépressurisation à haute altitude, provoquant ainsi une augmentation du serrage du harnais et de la pression du masque sur le visage, nécessaire au maintien de la surpression altimétrique dans le masque.
De plus, cette capsule altimétrique permet de réduire à une valeur très faible la force exercée par le harnais à basse altitude cabine de façon à obtenir un confort maximum pendant le port prolongé du masque imposé par la réglementation lorsque l'altitude de vol dépasse une valeur donnée.
Dans la variante de réalisation montrée en figure 4, les sangles 16 sont reliées à un robinet 47 qui, lorsqu'il n'est pas actionné, vidange complètement les sangles et qui, lorsqu'il est actionné, les met en liaison avec l'alimentation en gaz sous pression. L'élément gonflable peut donc être du type couramment utilisé à l'heure actuelle et décrit dans le brevet US 3 599 636 par exemple. Mais le couvre face comporte de plus, à la base de la lèvre d'étanchéité 48, un bourrelet gonflable 50 qui est commandé par une unité 52 "capteur d'effort-moyens de gonflage" du genre montré en figure 2, si ce n'est que son fonctionnement est inversé, une augmentation de pression dans le bourrelet 50 provoquant en effet une augmentation de la force d'application, et non pas une réduction.
Dans la variante de réalisation montrée en figure 5 où les organes correspondant à ceux de la figure 2 portent encore le même numéro de référence, l'ensemble capteur d'effort-moyen d'admission comporte une capsule altimétrique 46 sur laquelle s'appuie le ressort 42 dont la force fixe le degré d'application du masque sur le visage. Mais le tiroir distributeur de la figure 2 est remplacé par un jeu de deux clapets 54 et 56. Le clapet d'admission 54 est relié par un soufflet souple 58 à une membrane séparant la chambre à pression ambiante 60 d'une chambre 62 d'admission du gaz respiratoire sous pression. Le clapet d'echappement 56 est relié par un soufflet souple 64 à une plaque terminale 65 d'un équipage de commande des clapets, fixé à la membrane 60 et au couvre face 10.
Deux barrettes appartenant à l'équipage ouvrent alternativement les clapets ou les laissent se refermer, suivant la position de l'équipage.
La figure 6 montre un autre mode de réalisation, provoquant automatiquement, en cas de dépréssurisation, un serrage du harnais suffisant pour réduire les fuites bien que la dépressurisation provoque une alimentation du masque en oxygène sous pression.
Le dispositif comprend alors, en plus des éléments déjà montrés en figure 2, un piston 66 d'appui du ressort 42. Ce piston 66 délimite dans le boîtier une chambre 68 qui communique avec l'extérieur par un trajet étranglé. Un clapet 70, à bille dans le cas illustré, sépare la chambre 68 de la source d'oxygène sous pression. Une capsule altimétrique 72, qui peut être celle d'un régulateur à la demande équipant le masque, ouvre le clapet 70 en cas de dépressurisation.
En position d'attente, ou de confort, lorsque la pression ambiante est supérieure à un seuil prédéterminé, les composants du dispositif sont dans la disposition montrée en traits pleins sur la figure 6. Le clapet 70 est fermé. En cas de dépressurisation de la cabine, la capsule 72 se dilate et ouvre le clapet 70. Le piston 66 se déplace jusqu'à la position de butée montrée en tirets sur la figure 6. La force exercée par le ressort 42 augmente et provoque le déplacement du tiroir distributeur 24 qui vidange le harnais.
La figure 7 montre encore un autre mode de réalisation qui permet, comme celui de la figure 6, de provoquer automatiquement le vidange et le serrage du harnais en cas d'alimentation du masque en oxygène sous pression, provoquée par une dépressurisation. Le clapet 70a de mise en communication de la chambre 68 avec la source d'oxygène sous pression est cette fois ouvert en réponse à l'apparition d'une surpression dans le couvre face du masque 10. Sur la figure 7, les moyens d'ouverture forcée du clapet comprennent une membrane déformable 74 (pouvant être remplacée par un piston) soumise à la pression qui règne dans le masque, portant une aiguille 76 qui soulève la bille du clapet 70a de son siège en cas de dépressurisation et d'alimentation du masque sous une pression telle que la pression différentielle entre le masque et l'ambiance dépasse un seuil fixé par la précontrainte d'un ressort 78 de fermeture du clapet.
Une capsule anéroïde de vidange du harnais en cas de dépressurisation peut également être ajoutée à l'ensemble représenté sur la figure 5.
Dans les modes de réalisation montrés en figures 2,3,5 et 6 l'ensemble capteur-moyens d'admission est interposé entre le couvre-face 10 et le harnais. Cet ensemble peut aussi bien être placé entre le bloc de connexion 12 et une extrémité (ou chaque extrémité) du harnais. La figure 8 montre un tel montage. L'extrémité de la sangle 16 est fixée à un tiroir distributeur 24a qui peut coulisser dans un boitier 20a solidaire du bloc de connexion d'un masque. Un ressort 42a tend à repousser le tiroir vers une position où il relie la sangle 16 à l'atmosphère, alors que la traction de la sangle tend à relier celle-ci à la source de gaz respiratoire.
En rapprochant des oreilles 80 portées par le boîtier et le tiroir, suivant les flèches f, le porteur du masque peut gonfler le harnais complètement pour mettre ou enlever le masque.
Le mode de réalisation de la figure 8, comme les précédents, est susceptible de nombreuses variantes. Il peut en particulier comporter, comme celui de la figure 6 ou de la figure 7, une capsule anéroïde de vidange automatique en cas de dépressurisation de la cabine et/ou d'alimentation du masque en surpression.
Lorsque le harnais comporte deux sangles elles peuvent être munies chacune d'un dispositif distinct, afin de conserver une répartition appropriée des efforts de serrage des sangles dans toutes les conditions d'emploi et d'assurer la stabilité du masque sur le visage.
Le dispositif peut encore être complété par des moyens permettant de modifier à volonté la valeur de la surpression dans le masque pour laquelle il y a vidange complète du harnais. Par exemple la capsule 46 ou 72 (figures 5 et 6) peut s'appuyer sur l'extrémité d'une vis de réglage au lieu de s'appuyer sur un élément fixe.
Les conditions dans lesquelles le port du masque est nécessaire rendent souvent souhaitables l'emploi simultané de lunettes. Un même masque peut être prévu pour être utilisé seul, ou avec des lunettes 82 (montrées en tirets sur la figure 9) fixées rigidement au masque. Le bord de ces lunettes doit s'appliquer sur le visage, par exemple pour protéger les yeux contre des fumées.
Pour garantir une application suffisante, on peut notamment munir chaque sangle d'un dispositif distinct et munir la sangle supérieure de moyens de réglage permettant d'augmenter le serrage par la sangle supérieure lorsque les lunettes sont en place. Une autre solution consiste à munir le masque d'un crochet permettant de relever le point d'application de l'effort de la sangle supérieure (ou de la sangle unique) lorsque les lunettes sont en place, comme indiqué en tirets sur la figure 9.
Dans tous les modes de réalisation montrés jusque ici, le dispositif de réglage de la tension est purement pneumatique. Il est également possible d'utiliser un dispositif électropneumatique, comportant un capteur constitué par un transducteur à sortie électrique et des moyens d'admission de gaz sous pression à commande électrique, permettant de régler la pression dans le harnais de façon à maintenir la tension exercée par le harnais à une valeur constante ou variant avec l'altitude cabine suivant une loi déterminée. La figure 10 montre un tel dispositif. Un capteur 84, constitué par un transducteur à sortie électrique, est placé au raccordement du harnais avec le masque. Il fournit un signal d'entrée à un composant de commande 86, recevant une alimentation électrique 88, comportant une électrovanne de réglage de la pression dans le harnais. Le dispositif peut encore comporter un capteur de pression ambiante et/ou un capteur de pression dans le masque, permettant de vidanger complétement le harnais en cas de dépressurisation.

Claims

Equipement respiratoire de tête comprenant un masque respiratoire (10) muni d'un régulateur à la demande et dilution connectable à une source de gaz respiratoire, un harnais extensible dont les extrémités sont reliées au masque et qui comporte un élément (16) gonflable par le gaz respiratoire pour l'allonger jusqu'à une dimension suffisante pour permettre à l'utilisateur de l'engager sur la tête, et des moyens à commande manuelle permettant d'admettre le gaz respiratoire sous pression dans l'élément gonflable pour l'allonger et de réduire la pression dans cet élément pour permettre au harnais de s'appliquer contre la tête et d'appliquer le masque contre le visage, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens automatiques d'admission de gaz sous pression dans un composant du harnais, à partir de la source de gaz, et d'échappement de gaz sous pression vers l'atmosphère à partir dudit composant du harnais, commandés par un capteur d'effort d'application du masque sur le visage, de façon à maintenir une force d'application qui est sensiblement constante, au moins aussi longtemps que la pression ambiante reste supérieure à un seuil déterminé.
Equipement selon la revendication 1, caractérisant en ce que lesdits moyens automatiques sont de plus prévus pour régler la pression dans ledit composant à une valeur augmentant la force d'application du masque sur le visage avec l'altitude, au dessous d'une valeur déterminée de la pression ambiante.
Equipement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens automatiques sont prévus pour provoquer automatiquement la vidange complète du composant en cas de dépressurisation ambiante.
Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit composant est constitué par un bourrelet gonflable (50) de bord de masque ou par un coussin occipital interposé entre l'élément gonflable et la tête.
Equipement selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ledit composant est constitué par ledit élément gonflable (16) lui-même ou par un élément additionnel.
Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits moyens automatiques comprennent un boitier (20) solidaire du harnais et un tiroir distributeur (24) solidaire du masque, sollicité par des moyens élastiques (42) vers une première position où le tiroir relie le composant avec l'atmosphère et sollicité par la traction du harnais vers une seconde position où il relie le composant à la source de gaz respiratoire.
Equipement selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens automatiques comprennent également une capsule anéroïde (72) provoquant l'application au tiroir d'une force d'amenée dans la première position en cas de dépressurisation.
Equipement selon la revendication 6, ayant un régulateur d'alimentation du masque en gaz respiratoire sous pression en cas de dépressurisation ambiante, caractérisé en ce que lesdits moyens automatiques comportent de plus des moyens (74) sensibles à la différence de pression entre le masque et l'atmosphère ambiante pour provoquer l'application au tiroir d'une force d'amenée dans la première position en cas de dépressurisation.
Equipement selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé à ce que le capteur est constitué par un transducteur d'effort (84) à sortie électrique et en ce que lesdits moyens automatiques d'admission de gaz sous pression comprennent au moins une électrovanne.
Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par des moyens d'ajustement de l'effort d'application.