EP2875847B1 - Dispositif sécurisé de protection respiratoire - Google Patents

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EP2875847B1
EP2875847B1 EP13290293.3A EP13290293A EP2875847B1 EP 2875847 B1 EP2875847 B1 EP 2875847B1 EP 13290293 A EP13290293 A EP 13290293A EP 2875847 B1 EP2875847 B1 EP 2875847B1
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EP
European Patent Office
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module
gas filter
chemical reagent
pipe
less
Prior art date
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Active
Application number
EP13290293.3A
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German (de)
English (en)
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EP2875847A1 (fr
Inventor
Nicolas Clerc
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Naphtachimie SA
Original Assignee
Naphtachimie SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Naphtachimie SA filed Critical Naphtachimie SA
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Publication of EP2875847A1 publication Critical patent/EP2875847A1/fr
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Publication of EP2875847B1 publication Critical patent/EP2875847B1/fr
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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/08—Component parts for gas-masks or gas-helmets, e.g. windows, straps, speech transmitters, signal-devices
    • A62B18/088—Devices for indicating filter saturation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B9/00—Component parts for respiratory or breathing apparatus
    • A62B9/006—Indicators or warning devices, e.g. of low pressure, contamination

Definitions

  • the present invention relates to devices for filtering toxic gases using apparatus comprising a filtering mass (generally activated carbon) through which the gaseous fluid and / or the vapors to be filtered containing the toxic gases flows.
  • a filtering mass generally activated carbon
  • the present invention also relates generally to a method for detecting the state of saturation of a filtering mass of a gas filtration device.
  • the present invention finds applications in numerous sectors of industry, in particular for secure respiratory protection devices comprising filter cartridges (generally called gas filters) as well as respiratory masks to protect individuals against the toxic gases that may contain the atmosphere in which they operate.
  • filter cartridges generally called gas filters
  • respiratory masks to protect individuals against the toxic gases that may contain the atmosphere in which they operate.
  • filtering devices are either with free ventilation when the passage of air through the filter is ensured only due to the respiratory exchanges of the user of the device, or with assisted ventilation when for example a motorized ventilator is included in the device (usually worn on the user's belt).
  • assisted ventilation devices usually used to assist ventilation devices.
  • gas filters There are different types of gas filters depending on the nature of the gases or vapors concerned. They are usually designated by a combined marking of letter (s) and a particular color strip according to their affinity for a specific gas and / or a family of gases or vapors.
  • the filter material which constitutes the gas filters is generally activated carbon. It is by a double absorption mechanism, both physical and chemical, that filtration through the filtering mass operates. We will therefore look for a high specific surface area of activated carbon, which is generally obtained by pyrolysis of material containing carbon (for example carbon or a plant material) followed by oxidation with water vapor, which makes it possible to obtain a structure. microporous. A stack of several types of coal is also used. Depending on the type of pollutant, carbon can also be boosted by adding chemical reagents to improve its performance.
  • the most common mechanism in a cartridge to remove gases and vapors from ambient air is absorption.
  • the cartridges contain an active element, generally a grain absorbent, such as activated carbon which has an extensive network of internal pores which can reach the size of a contaminant molecule, thus offering a large contact surface.
  • the carbon traps the gaseous molecules on its surface, in contact with the air laden with contaminant, as it passes through the adsorbent, until saturation. It can be a physical absorption which involves low energy. This is the case for most organic vapors.
  • the activated carbon can be impregnated with a chemical reagent so as to improve its performance as already described above.
  • the different gas filters and therefore in particular the different types of cartridges, can be identified by a code, usually a color code printed on a label.
  • This code is written on each cartridge and makes it possible to identify the type of protection offered, in particular the degree of protection promised by the manufacturer of the said filter (for example by means of the names 1, 2, 3, and their color). It is therefore essential for end users to read the labels carefully to ensure that the filter is suitable for its use; in other words, it will be necessary to ensure that the filter and its characteristics will indeed protect its user from the types of contaminants with which it will be confronted.
  • Anti-gas filters are also characterized by a critical parameter called “saturation time”, also called “breakdown time”. This parameter is decisive for knowing the service life (that is to say the real protection time) of the gas filter. It can be measured according to a standard test procedure whereby the filter is subjected on a bench to a fixed flow of air comprising a predetermined concentration of test gas; the concentration of this gas downstream of the filter is measured and plotted on a graph as described in the figure 1 attached.
  • the breakdown time can be seen on the corresponding curve.
  • the gas filter lets the pollutants through and therefore becomes ineffective.
  • the document GB2264870 describes a device which recycles part of the air exhaled into the inspired air according to a maximum authorized content of C02 in the mixture: fresh air from the filters and recycled air, offered to a user; the other part is released to the atmosphere through a three-way valve or continuous discharge valve system.
  • the main objective of this invention is to extend the theoretical service life of gas filters without improving the control of the service life.
  • the document US6040777 describes a device and a method for indicating the end of life of an adsorption filter in order to plan for its replacement in time. This evaluation is based on methods published by the AIHA, the device used must be preconfigured on the case to be treated before any use.
  • the proposed device is not suitable for the case of mixtures of substances since it evaluates a priori an unwanted variable at the output of the filters on the basis of data relating to a single substance and of ambient measurements performed at the input of the filters. . Even in the event that these measurements indicate the sum of the concentrations of substances, this would not ensure the desired dependability, each substance having a different complex behavior on filters.
  • the implementation of this device / method is not practical.
  • the document US6162281 describes a complex technique which requires modification of filters. Its main objective is to anticipate the end of the effectiveness of such a filter by practicing measurements on the air taken from several zones of the adsorbent relative to a concentration measured in the inlet zone, concentration taken as a floating reference with the aim, according to the inventors, of compensating for the zero drifts of a detector. Besides the necessary modification of the filters to their construction, such a method can only work if the concentration of substance is moderately stable at the inlet of the filter, which is rarely the case in reality.
  • the document EP838243 describes a process for fixing undesirable substances contained in the air on a support previously impregnated with a substance chosen for its odorous and non-harmful properties. The odorous substance is displaced by the undesirable substances to be absorbed above a certain saturation threshold of the absorbent. The odor perceived by a user makes it possible, according to the inventors, to determine the end of life of such a support.
  • the object of the present invention is therefore to remedy the majority of the aforementioned drawbacks while providing a practical and effective solution to this problem of detecting the saturation of the gas filter in a secure respiratory protection device.
  • the present invention specifically relates to an individual respiratory protection device as described in claim 1.
  • the present invention also relates to a method for detecting the state of saturation of a filtering mass according to claim 7.
  • the individual respiratory protection device is assisted ventilation.
  • gas filter can also be used to designate the “gas filter assembly” comprising the filtering mass and which can also advantageously include a belt adaptable to the user and / or a motor in the event of assisted ventilation.
  • the individual respiratory protection device also comprises a pipe connecting the gas filter to the protective mask.
  • the chemical reagent indicating the saturation state of the gas filter is positioned between the gas filter and the pipe and / or between the pipe and the mask, preferably directly connected to one of the ends. of the said pipe. This allows the user (or any other person in the vicinity of the user) to easily visualize any change in color of said reagent.
  • the present invention responds to the problems raised by the prior art while providing numerous advantages, among which the following may be cited as nonlimiting examples: the fact that the device is easy to put on implemented and can be used on any site, including sites subject to explosion risks (absence of electrical principle and / or operational combustion); the fact that the device does not interfere with ergonomics because there is no addition of weight, or significant additional volume (the chemical detector is small, compact); the fact that the device is easy to use (for example it can be screwed on easily and its reading is instantaneous according to the color code); the fact that the device has no impact on the air flow rate of the respiratory assistance, nor loss of autonomy of its ventilator; the fact that the detector module and its installation are inexpensive so that it is possible for all categories of personnel to acquire and use it as much as is necessary depending on the interventions to be carried out; the fact that we can select the most appropriate chemical reagent for the environment and therefore for the pollutants present during the interventions to be carried out.
  • the filter mass constituting the gas filter is therefore generally activated carbon.
  • a high specific surface area of activated carbon will be sought, which is generally obtained by pyrolysis of material containing carbon (for example carbon or a vegetable material) generally followed by oxidation with water vapor, which makes it possible to obtain a microporous structure.
  • a stack of several types of coal can also advantageously be used.
  • carbon can also be boosted by adding chemical reagents to improve its performance.
  • the coal can be impregnated with metal salts, such as nickel chloride for the filtration of ammonia, or with chromium and manganese oxides for the filtration of acid gases, such as hydrochloric acid and / or sulfur dioxide.
  • adsorbent can also act as a catalyst, such as hopcalite which converts carbon monoxide to carbon dioxide. It therefore breaks down and detoxifies the contaminant while forming a less harmful product.
  • any suitable chemical reagent can be selected by those skilled in the art.
  • the present invention is therefore based on the principle that the said chemical reagent reacts with the and / or harmful and / or toxic and / or dangerous substances which pass through the anti-gas filter due to the saturation of the filtering mass of the latter. .
  • the present invention is therefore characterized by the particular application to the individual respiratory protection device of a chemico-colorimetric principle which is moreover well known in the field of analytical chemistry.
  • the chemical reagent can in fact be composed of two or more chemical reagents allowing differentiated visualization thanks to different colorings as a function of the corresponding chemico-colorimetric reactions.
  • any suitable protective mask can be selected by a person skilled in the art for the device according to the present invention.
  • Waterproof masks fitted with an inspiratory valve connected to the gas filter and an exhalation valve will be particularly preferred for use in accordance with the present invention.
  • the individual respiratory protection device is assisted ventilation.
  • This assisted ventilation is generally provided by automatic management of the air flow by means of a microprocessor which allows the intervention of the user in very demanding environments.
  • the device control system continuously indicates the status of the fan and adjusts the air flow.
  • it includes an advanced alarm system which guarantees operational safety as well as a constant visual display of the state of charge of the battery and the flow rate, with an audible alarm when it is time to turn them on. recharge and / or the air flow is insufficient (which can happen when the filter is clogged).
  • the air flow is preferably greater than or equal to 120 l / min available.
  • the present invention is therefore characterized in that the individual respiratory protection device comprises downstream of the gas filter a chemical reagent which allows, by color change, visual detection of the state of saturation of said gas filter. Thanks to this teaching and to the explanations which follow, a person skilled in the art will be able to adapt existing respiratory protection devices and / or build new devices integrating the principle of the present invention.
  • FIG. 3 An individual respiratory protection device according to the present invention is therefore described by means of the sketch of the figure 3 .
  • a protective face mask (30) a ventilated autonomous system (20) comprising the gas filter (represented in the figure by two activated carbon cartridges) and a pipe (4) (corrugated) air; we can also see in (10) the "detector" module characterizing the present invention, said module being integral with the gas filter (in particular the engine block of the gas filter) and the flexible air supply pipe .
  • the “detector” module (10) of the figure 3 is then detailed using the sketch of the figure 4 .
  • a cylindrical module - for example a transparent PVC cylinder screwed between the engine block (1) (for example an autonomous ventilated device of the "MAVA” type) and the air supply pipe (for example a flexible corrugated pipe d air supply to the wearer of the face mask).
  • the module is preferably provided at its two ends with fine grids (not visible in the sketch) allowing the air to pass; according to the invention, the module comprises a double wall containing the chemical reagent (a colorimetric reagent - identified by reference (2) in the sketch) which changes color when it reacts to the presence of toxic gases (for example one or more hydrocarbons).
  • the colorimetric reagent is trapped between the porous grid in contact with the pulsed filtered air and a seal in its upper part.
  • the upper part of the detector is closed by a porous security grid including both the diameter of the preferential passage of the filtered air and the hermetically sealed double wall where the colorimetric reagent is located.
  • the cylinder for supplying filtered air to the wearer of the device is listed under reference (3) in the sketch. Finally, the sketch also refers (5) to the direction of air flow to the wearer.
  • the Figures 5 to 8 annexed therefore represent exploded views of an example of a module according to the present invention as described in detail below.
  • the Figures 5 and 6 correspond to top views of the exploded module; we can see O-rings and a protective grid which covers the entire module before fitting the pipe to the wearer of the mask.
  • the Figures 7 and 8 correspond to views from below of the exploded module; you can see O-rings and a protective grid covering the entire lower part of the module for the entire surface in contact with the reactive crystals. Only the preferential air passage (in the center of the module (10) remains open and free in the upper and lower parts. figure 7 , we can see the contact area with the filtered air and the crystals (2), the sealed tight tube (3) on the grid in the lower part and the preferential ducted air passage (5) from filtration to to the wearer via the mask.
  • the figure 9 represents a photograph of the module whose description has already been given above for the figure 4 .
  • a cylindrical module transparent PVC cylinder
  • the module threads have been designed so that they can be inserted into existing devices without having to make the slightest modification, which obviously represents a considerable advantage of the present invention.
  • the receptacle for the double-walled chemical reagent is characterized in that its contact surface with the air passage towards the user is sealed (surface identified by means of the reference (3) in the figure 7 ).
  • the device according to the present invention has therefore made it possible to eliminate any interpretation of a perceived odor most often linked to the mask leakage rate and / or to incorrect positioning of said mask on the wearer's face.
  • This device is particularly intended to respond to the constraint of petrochemical and / or refining sites with the presence of chemicals in the “ACD or CMR” working atmosphere, which imposes on the personnel who provide maintenance and production to wear respiratory protection.
  • the invention therefore covers a passive detection device because it does not use an electrical operating principle (such as a measurement of potential difference / or of combustion as for a semiconductor); this allows the module to fulfill the ATEX certification and operational safety requirements, essential on explosion risk sites.
  • the module does not affect ergonomics: there is no addition of additional weight or volume on the existing.
  • the detector module is small, compact and easy to use: it is simply screwed on and reading is instantaneous according to the color code.
  • the module does not generate any change in MAVA flow nor loss of autonomy (A and P of the fan).
  • the detector module is inexpensive so that it is possible for all categories of personnel to acquire it and use it as much as necessary depending on the interventions to be carried out.
  • the characteristic of the colorimetric reagents makes it possible to detect all pollutants without distinction (HC) once the cartridge is saturated and the chemical passes through it; it is not frozen as can be a filter cartridge manufacturer's chart; and it adapts to the different values of “binary mode” products.

Landscapes

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Description

    Introduction
  • La présente invention concerne les dispositifs de filtration de gaz toxiques à l'aide d'appareils comprenant une masse filtrante (en général du charbon actif) au travers duquel s'écoule le fluide gazeux et/ou les vapeurs à filtrer contenant les gaz toxiques. La présente invention se rapporte également d'une manière générale à un procédé de détection de l'état de saturation d'une masse filtrante d'un dispositif de filtration de gaz.
    • Contexte
  • La présente invention trouve des applications dans de nombreux secteurs de l'industrie, en particulier pour les dispositifs sécurisés de protection respiratoire comprenant des cartouches filtrantes (généralement appelés filtres anti-gaz) ainsi que des masques respiratoires pour protéger les individus contre les gaz toxiques que peut contenir l'atmosphère dans laquelle ils évoluent.
  • Ces dispositifs filtrants sont soit à ventilation libre lorsque le passage de l'air au travers du filtre est assuré uniquement du fait des échanges respiratoires de l'utilisateur du dispositif, soit à ventilation assistée lorsque par exemple un ventilateur motorisé est compris dans le dispositif (porté habituellement à la ceinture de l'utilisateur). La présente invention se rapporte aux dispositifs à ventilation assistée.
  • Il existe différents types de filtres anti-gaz selon la nature des gaz ou vapeurs concernés. Ils sont habituellement désignés par un marquage combiné de lettre(s) et de bande de couleur particulière en fonction de leur affinité pour un gaz spécifique et/ou une famille de gaz ou de vapeurs.
  • La masse filtrante qui constitue les filtres anti-gaz est en général du charbon actif. C'est par un double mécanisme d'absorption, à la fois physique et chimique, que la filtration au travers de la masse filtrante opère. On recherchera donc une surface spécifique de charbon actif élevée ce qui est généralement obtenu par pyrolyse de matière contenant du carbone (par exemple du charbon ou un matériau végétal) suivi par une oxydation à la vapeur d'eau ce qui permet d'obtenir une structure microporeuse. Un empilement de plusieurs types de charbon est également utilisé. En fonction du type de polluant, on peut également doper le charbon par ajout de réactifs chimiques de manière à améliorer ses performances.
  • Le mécanisme le plus fréquent dans une cartouche pour retirer les gaz et vapeurs de l'air ambiant est l'absorption. Les cartouches contiennent un élément actif, généralement un absorbant en grains, comme le charbon actif qui possède un réseau étendu de pores internes pouvant atteindre la grosseur d'une molécule de contaminant, offrant ainsi une large surface de contact. Le charbon piège les molécules gazeuses à sa surface, au contact de l'air chargé de contaminant, au fur et à mesure de son passage dans l'adsorbant, jusqu'à saturation. Il peut s'agir d'une absorption de type physique qui implique une faible énergie. C'est le cas de la plupart des vapeurs organiques. Pour les gaz et les vapeurs qui sont difficilement adsorbés, le charbon actif peut être imprégné d'un réactif chimique de manière à améliorer ses performances comme déjà décrit ci-dessus.
  • Les différents filtres anti-gaz, et donc en particulier les différents types de cartouches, sont identifiables grâce à un code, habituellement un code de couleur imprimé sur une étiquette. Ce code est inscrit sur chaque cartouche et permet d'identifier le type de protection offerte, en particulier le degré de protection promis par le fabricant du dit filtre (par exemple au moyen des dénominations 1, 2, 3, et de leur couleur). Il est donc essentiel pour les utilisateurs finaux de lire attentivement les étiquettes pour s'assurer que le filtre est bien en adéquation avec son utilisation ; en d'autres termes, il faudra s'assurer que le filtre et ses caractéristiques permettront bien de protéger son utilisateur par rapport aux types de contaminants auxquels il sera confronté.
  • Les filtres anti-gaz sont aussi caractérisés par un paramètre critique dit de « temps de saturation », également appelé « temps de claquage ». Ce paramètre est déterminant pour connaître la durée de vie (c'est-à-dire le temps réel de protection) du filtre anti-gaz. Il peut être mesuré en fonction d'une procédure d'essai normalisé selon laquelle le filtre est soumis sur un banc a un débit fixe d'air comprenant une concentration prédéterminée de gaz d'essai ; la concentration de ce gaz en aval du filtre est mesurée et reportée sur un graphe comme décrit dans la figure 1 ci-attachée.
  • On peut apercevoir sur la courbe correspondante le temps de claquage. Quand le balayage de la cartouche par contaminant atteint le seuil de saturation, le filtre anti-gaz laisse passer les polluants et devient donc inopérant.
  • Quand le filtre anti-gaz est soumis à un mélange de contaminants, tous les contaminants s'absorbent simultanément à la surface du charbon. Lorsqu'il ne reste plus de place au sein de la masse filtrante, le contaminant/solvant le plus volatil claque la cartouche, c'est-à-dire la rend inopérante. Le contaminant/solvant le moins volatil, ne trouvant plus de place pour s'adsorber à la surface du charbon actif, expulse le plus volatil. La concentration du solvant volatil désorbé s'additionne à la concentration du même contaminant provenant de l'air ambiant, qui traverse maintenant la cartouche saturée. Le total des deux fait que la concentration de contaminants à l'intérieur du masque devient plus élevée que dans l'air ambiant. Ce phénomène est représenté à la figure 2 ci-attachée pour un mélange de styrène et d'acétone.
  • Ce phénomène lié à une utilisation du filtre anti-gaz en dans un environnement de mélange de contaminants (ce qui est généralement le cas) rend donc encore plus aléatoire la durée de vie du filtre et donc son temps d'utilisation.
  • Dans l'état actuel de la technique, il n'existe pas de dispositif pratique et fiable capable de détecter la saturation d'un filtre anti-gaz. De plus, la détection d'un gaz dans le masque (ou toute autre pièce faciale adéquate équivalente) par l'odorat est dangereuse dans la mesure où
    • les seuils de détection olfactive sont souvent supérieurs aux valeurs limites de concentrations admissibles,
    • les seuils olfactifs peuvent dépendre d'une personne à l'autre,
    • tous les gaz toxiques ne sont pas odorants.
    Art antérieur
  • L'art antérieur a déjà proposé des solutions dans le but de mieux contrôler les performances des filtres anti-gaz et prévenir les utilisateurs en cas de saturation.
  • Le document GB2264870 décrit un dispositif qui comporte un recyclage d'une partie de l'air exhalé dans l'air inspiré en fonction d'une teneur maximum autorisée en C02 dans le mélange : air neuf provenant des filtres et air recyclé, proposé à un utilisateur ; l'autre partie est rejetée à l'atmosphère par un système de vanne à trois voies ou de valves de décharge continue. L'objectif principal de cette invention est de prolonger la durée de vie théorique des filtres anti-gaz sans en améliorer le contrôle de la durée de vie.
  • Le document US6040777 décrit un dispositif et un procédé pour indiquer la fin de vie d'un filtre d'adsorption afin d'en prévoir à temps le remplacement. Cette évaluation est basée sur des méthodes publiées par l'AIHA, le dispositif utilisé devant être préconfiguré sur le cas à traiter avant toute utilisation. Le dispositif proposé n'est pas adapté au cas de mélanges de substances puisqu'il évalue à priori une variable non désirée à la sortie des filtres à partir de données concernant une seule substance et des mesures d'ambiance pratiquées à l'entrée des filtres. Même dans l'hypothèse où ces mesures indiqueraient la somme des concentrations en substances, cela n'assurerait pas la sûreté de fonctionnement recherchée, chaque substance ayant un comportement complexe différent sur des filtres. De plus, la mise en oeuvre de ce dispositif/procédé n'est pas pratique.
  • Le document US6162281 décrit une technique complexe qui nécessite une modification des filtres. Son objectif principal est d'anticiper la fin de l'efficacité d'un tel filtre en pratiquant des mesures sur de l'air prélevé en plusieurs zones de l'adsorbant par rapport à une concentration mesurée dans la zone d'entrée, concentration prise comme référence flottante dans le but selon les inventeurs de compenser les dérives de zéro d'un détecteur. Outre la nécessaire modification des filtres à leur construction, une telle méthode ne peut fonctionner que si la concentration en substance est moyennement stable à l'entrée du filtre, ce qui est rarement le cas dans la réalité. Le document EP838243 décrit un procédé pour fixer des substances indésirables contenues dans l'air sur un support préalablement imprégné d'une substance choisie pour ses propriétés odorantes et non nocives. La substance odorante est déplacée par les substances indésirables à absorber au-dessus d'un certain seuil de saturation de l'absorbant. L'odeur perçue par un utilisateur permet selon les inventeurs de déterminer la fin de vie d'un tel support.
  • D'autres indicateurs de saturation de filtres pour appareils respiratoires sont connus des documents WO 95/12432 A1 , US 5,297,544 A1 et US 4,873,970 A1 .
  • Il est bien entendu possible d'utiliser un détecteur du type analyseur de laboratoire tel qu'un chromatographe en phase gazeuse ou d'autres systèmes complexes et onéreux mais ceci n'est pas imaginable pour les dispositifs de notre invention. Des capteurs miniaturisés ont également été proposés ; toutefois, comme ces capteurs (mesure de différence de potentiel ; semi-conducteur) sont généralement basés sur un principe de fonctionnement électrique, ils ne conviennent pas pour les sites industriels ou le risque d'explosion existe.
  • Le but de la présente invention est donc de remédier à la majorité des inconvénients susmentionnés tout en apportant une solution pratique et efficace à ce problème de détection de la saturation du filtre anti-gaz dans un dispositif sécurisé de protection respiratoire.
    • Invention
  • La présente invention a précisément pour objet un dispositif individuel de protection respiratoire tel que décrit dans la revendication 1.
  • La présente invention se rapporte également à un procédé de détection de l'état de saturation d'une masse filtrante selon la revendication 7.
  • L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
    • La figure 3 ci-attachée représente un mode d'exécution particulier de la présente invention. On peut y apercevoir un dispositif individuel de protection respiratoire conforme à la présente invention.
    • La figure 4 ci-attachée représente un schéma détaillé de la partie caractérisante de la présente invention, à savoir le module (tel que défini en détail ci-après) réceptacle du réactif chimique.
    • Les figures 5 à 8 annexées représentent des vues éclatées d'un exemple de module conforme à la présente invention tel que décrit de manière détaillée ci-après.
    • La figure 9 annexée représente une photographie du module.
  • Selon la présente invention, le dispositif individuel de protection respiratoire est à ventilation assistée. Afin de faciliter la compréhension de la présente description, il apparaitra évident ci-après que le terme « filtre anti-gaz » peut aussi être utilisé pour désigner l'« ensemble filtre anti-gaz » comprenant la masse filtrante et pouvant également avantageusement comprendre une ceinture adaptable à l'utilisateur et/ou un moteur en cas de ventilation assistée.
  • Selon la présente invention, le dispositif individuel de protection respiratoire comprend également un tuyau reliant le filtre anti-gaz au masque de protection. Comme décrit ci-après, le réactif chimique indicateur d'état de la saturation du filtre anti-gaz est positionné entre le filtre anti-gaz et le tuyau et/ou entre le tuyau et le masque, de préférence directement connecté à une des extrémités du dit tuyau. Ceci permet à l'utilisateur (ou à toute autre personne située à proximité de l'utilisateur) de visualiser facilement tout changement de couleur du dit réactif.
  • Comme expliqué ci-après dans la description, la présente invention répond aux problèmes soulevés de l'art antérieur tout en y apportant de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer à titre d'exemples non limitatifs : le fait que le dispositif soit facile à mettre en œuvre et puisse être utilisé sur tout site, y compris les sites sujets à des risques d'explosion (absence de principe électrique et/ou de combustion de fonctionnement) ; le fait que le dispositif ne nuise pas à l'ergonomie car il n'y a pas de rajout de poids, ni de volume important supplémentaire (le détecteur chimique est petit, de faible encombrement) ; le fait que le dispositif soit facile d'utilisation (il peut par exemple se visser simplement et sa lecture est instantanée suivant le code couleur) ; le fait que le dispositif n'ait pas d'impact sur le débit d'air de l'assistance respiratoire, ni de perte d'autonomie de son ventilateur ; le fait que le module détecteur et son installation soit peu coûteux de manière qu'il soit possible par toute catégorie de personnel de s'en doter et de l'utiliser autant qu'il est nécessaire en fonction des interventions à réaliser ; le fait qu'on puisse sélectionner le réactif chimique le plus approprié à l'environnement et donc aux polluants présents lors des interventions à réaliser.
  • La masse filtrante constituant le filtre anti-gaz est donc en général du charbon actif. On recherchera de préférence une surface spécifique de charbon actif élevée ce qui est généralement obtenu par pyrolyse de matière contenant du carbone (par exemple du charbon ou un matériau végétal) suivi généralement par une oxydation à la vapeur d'eau ce qui permet d'obtenir une structure microporeuse. Un empilement de plusieurs types de charbon peut également avantageusement être utilisé. En fonction du type de polluant, on peut également doper le charbon par ajout de réactifs chimiques de manière à améliorer ses performances. Par exemple, le charbon peut être imprégné de sels métalliques, comme le chlorure de nickel pour la filtration de l'ammoniac, ou d'oxydes de chrome et de manganèse pour la filtration des gaz acides, tels que l'acide chlorhydrique et/ou le dioxyde de soufre. Dans ces cas, il s'agit donc d'une adsorption de type chimique dans laquelle l'énergie d'adsorption est élevée. Si le contaminant ne reste pas à la surface, mais qu'il pénètre le charbon solide ou le produit imprégné et réagit chimiquement avec ce dernier, il s'agit alors d'absorption. L'adsorbant peut aussi agir comme catalyseur, tel l'hopcalite qui convertit le monoxyde de carbone en dioxyde de carbone. Il décompose et détoxique ainsi le contaminant tout en formant un produit moins nocif.
  • Tout réactif chimique approprié pourra être sélectionné par l'homme de l'art. La présente invention est donc basée sur le principe que le dit réactif chimique réagit avec la et/ou les substances nocives et/ou toxiques et/ou dangereuses qui franchissent le filtre anti-gaz en raison de la saturation de la masse filtrante de ce dernier. En d'autres termes, la présente invention est donc caractérisée par l'application particulière au dispositif individuel de protection respiratoire d'un principe chimico-colorimétrique qui est par ailleurs bien connu dans le domaine de la chimie analytique. Il est également évident que le réactif chimique peut en fait être composé de deux ou plusieurs réactifs chimiques permettant une visualisation différentiées grâce à des colorations différentes en fonction des réactions chimico-colorimétriques correspondantes. On pourra ainsi utiliser des mélanges de réactifs chimiques - ou même synthétiser de nouveaux réactifs chimiques - particulièrement adaptés au type d'environnement (généralement complexe) dans lequel l'utilisateur du dispositif individuel de protection respiratoire évolue. A titre illustratif de réactifs chimiques pouvant être utilisés dans le cadre de la présente invention, on peut citer les réactifs de la société RAE ou de la société Dräger, en particulier les réactifs se trouvant dans les tubes en verre réactif vendus par ces sociétés.
  • Tout masque de protection approprié pourra être sélectionné par l'homme de l'art pour le dispositif selon la présente invention. On pourra citer à titre d'illustration les demi-masque, masque, cagoule et/ou casque. Les masques étanches munis d'une soupape inspiratoire reliée au filtre anti-gaz et d'une soupape expiratoire seront particulièrement privilégiés pour une utilisation conforme à la présente invention.
  • Selon la présente invention, le dispositif individuel de protection respiratoire est à ventilation assistée. Cette ventilation assistée est généralement fournie par gestion automatique du débit d'air au moyen d'un microprocesseur ce qui permet l'intervention de l'utilisateur dans des milieux très exigeants. Le système de contrôle du dispositif indique continuellement l'état du ventilateur et ajuste le débit d'air. Il comprend en général un système d'alarme perfectionné qui en garantit la sécurité opérationnelle ainsi qu'un affichage visuel constant de l'état de charge de la batterie et du débit, avec déclenchement d'une alarme sonore lorsqu'il est temps de les recharger et/ou que le débit d'air est insuffisant (ce qui peut arriver lors du colmatage du filtre). Le débit d'air est de préférence supérieur ou égal à 120 l/min disponible.
  • La présente invention est donc caractérisée en ce que le dispositif individuel de protection respiratoire comprend en aval du filtre anti-gaz un réactif chimique qui permet par changement de couleur la détection visuelle de l'état de la saturation du dit filtre anti-gaz. Grâce à cet enseignement et aux explications qui suivent, l'homme de l'art saura adapter les dispositifs de protection respiratoires existants et/ou construire de nouveaux dispositifs intégrant le principe de la présente invention.
  • Selon la présente invention, le réactif chimique est intégré dans un module ; ce module est solidaire du tuyau respiratoire. Cette solidarité avec le dispositif, et en particulier avec le tuyau respiratoire, représente un avantage important de la présente invention car elle permet une adaptation du dit module avec les embouts et/ou joints existants du dispositif. Afin de faciliter la compréhension de la présente description, il apparaitra évident ci-après que le terme « module » peut aussi être utilisé pour désigner l'« ensemble module » comprenant le réactif chimique de détection et pouvant également avantageusement comprendre les raccords adaptables au dispositif individuel de protection respiratoire. Ainsi, selon la présente invention, le module qui contient le réactif chimique comprend un compartiment à double paroi entre lesquelles le réactif chimique est piégé et possède une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
    • il possède un dispositif d'adaptation à ses deux extrémités qui permet de facilement le raccorder au dispositif de protection (par exemple un pas de vis standard) ;
    • il est de forme cylindrique;
    • il comprend une matière au moins partiellement transparente (de préférence totalement transparente pour sa partie périphérique visible comprenant le réactif) de manière à pouvoir visualiser facilement le changement de couleur du réactif chimique qu'il contient ;
    • le module est traversé par au moins 30% en volume, de préférence au moins 50%, au moins 75%, par exemple 100% du gaz provenant du filtre anti-gaz ;
    • le réactif chimique occupe moins de 75%, moins de 50%, par exemple moins de 30 % du volume du module ;
    • le poids du module est inférieur à 500 grammes, de préférence moins de 200 grammes ;
    • le volume du module est inférieur à 50 cc, par exemple inférieur à 30 cc ;
    • il induit une perte de charge du dispositif inférieure à 20 %, par exemple inférieure à 10% (un avantage du dispositif selon la présente invention réside dans le fait que la dite perte de charge sera automatiquement compensée par le microprocesseur qui ajuste le débit d'air du dispositif permettant ainsi de satisfaire aux besoins des utilisateurs en toutes conditions).
  • La présente invention sera à présent décrite à l'aide d'un mode de réalisation particulier qui servira d'exemple particulier. Chaque caractéristique mentionnée dans cet exemple pourra très bien faire l'objet d'une caractéristique individuelle particulière de la présente invention sans que cette caractéristique ne doive être combinée avec l'une ou l'autre des autres caractéristiques décrites.
  • Ce mode de réalisation est décrit ci-après et supporté par les schémas de principe des figures 3 à 9 annexées.
  • Un dispositif individuel de protection respiratoire conforme à la présente invention est donc décrit au moyen du croquis de la figure 3. On peut y apercevoir un masque facial de protection (30), un système autonome ventilé (20) comprenant le filtre anti-gaz (représenté dans la figure par deux cartouches à charbon actif) et un tuyau (4) (annelé) d'arrivée d'air; on peut également y apercevoir en (10) le module « détecteur» caractérisant la présente invention, le dit module étant solidaire du filtre anti-gaz (en particulier du bloc moteur du filtre anti-gaz) et du tuyau souple d'alimentation en air.
  • Le module « détecteur» (10) de la figure 3 est ensuite détaillé au moyen du croquis de la figure 4. On peut apercevoir dans la figure 4 un module de forme cylindrique - par exemple un cylindre en PVC transparent vissé entre le bloc moteur (1) (par exemple un dispositif autonome ventilé de type « MAVA») et le tuyau d'alimentation en air (par exemple un tuyau annelé souple d'arrivée d'air au porteur du masque facial). Le module est de préférence muni à ses deux extrémités de grilles fines (non visibles sur le croquis) permettant à l'air de passer; selon l'invention, le module comprend une double paroi contenant le réactif chimique (un réactif colorimétrique - identifie au moyen de la référence (2) dans le croquis) qui change de couleur lorsqu'il réagit à la présence de gaz toxiques (par exemple un ou plusieurs hydrocarbures). Il n'y a donc pas de contact des cristaux colorimétriques avec l'air respirable pulsé du moteur jusqu'à l'utilisateur ; en effet, le réactif colorimétrique est piégé entre la grille poreuse en contact avec l'air filtré pulsé et un joint d'étanchéité en sa partie supérieure. La partie supérieure du détecteur est fermée par une grille poreuse de sécurité englobant à la fois le diamètre du passage préférentiel de l'air filtré et la double paroi hermétiquement étanche où se trouve le réactif colorimétrique. Le cylindre d'amenée d'air filtré au porteur du dispositif est repris sous la référence (3) dans le croquis. Enfin, le croquis fait également référence (5) au sens d'écoulement de l'air jusqu'au porteur.
  • Les figures 5 à 8 annexées représentent donc des vues éclatées d'un exemple de module conforme à la présente invention tel que décrit de manière détaillée ci-après. Les figures 5 et 6 correspondent à des vues du dessus du module éclaté ; on peut y apercevoir des joints toriques ainsi qu'une grille de protection qui coiffe l'ensemble du module avant mise en place du tuyau jusqu'au porteur du masque. Les figures 7 et 8 correspondent à des vues du dessous du module éclaté ; on peut y apercevoir des joints toriques ainsi qu'une grille de protection qui coiffe l'ensemble de la partie basse du module pour toute la surface en contact avec les cristaux réactifs. Seul le passage préférentiel d'air (au centre du module (10) reste ouvert et libre en partie haute et basse. Dans la figure 7, on peut apercevoir la zone de contact avec l'air filtré et les cristaux (2), le tube fixé étanche (3) sur la grille en partie basse et le passage canalisé préférentiel de l'air (5) depuis la filtration jusqu'au porteur via le masque.
  • Enfin, la figure 9 représente une photographie du module dont la description a déjà été donnée ci-dessus pour la figure 4. On peut donc y apercevoir un module de forme cylindrique (cylindre en PVC transparent) vissé à sa gauche sur le bloc moteur du dispositif autonome ventilé du filtre anti-gaz et vissé à sa droite sur le tuyau annelé souple d'arrivée d'air au porteur du masque facial. Dans cette configuration, les pas de vis du module ont été conçus de manière à ce qu'ils puissent être insérés dans les dispositifs existants sans devoir y apporter la moindre modification, ce qui représente bien évidemment un avantage considérable de la présente invention.
  • Dans une variante de réalisation de la présente invention, le réceptacle du réactif chimique à double paroi est caractérisé en ce que sa surface de contact avec le passage d'air vers l'utilisateur est étanche (surface identifiée au moyen de la référence (3) dans la figure 7). Cela permet en addition des avantages de la présente invention d'éviter que des produits de la réaction entre le réactif chimique et la et/ou les substances nocives et/ou toxiques et/ou dangereuses ne pénètrent dans le passage d'air vers l'utilisateur.
  • On a réalisé de nombreux tests de fiabilité au moyen de dispositifs conformes à ceux décrits et détaillés dans les figures 3 à 9. Ces tests ont permis de prouver que la présente invention permettait de visualiser à temps - grâce au changement de couleur du réactif colorimétrique - l'état de quasi-saturation du filtre anti-gaz. On a par exemple utilisé un réactif colorimétrique de type « hydrocarbure totaux » (cristaux spécifiques colorimétrique particulièrement adaptés aux atmosphères rencontrées au sein de certains ateliers de sites pétrochimiques). Pour les besoins de ce test, le réactif a été chargé en vrac dans le prototype détecteur quelques minutes avant l'utilisation du dispositif. Ce dispositif a permis de visualiser la saturation de la cartouche car le réactif de couleur initiale brune a viré au vert de manière instantanée une fois que la cartouche a laissé passer l'hydrocarbure. On a également utilisé de manière probante d'autres réactifs en fonction de la nature du polluant que l'on cherche à identifier (ou un polluant plus complexe si c'est un mélange de produit).
  • Le dispositif selon la présente invention a donc permis d'éliminer toute interprétation sur une odeur ressentie liée le plus souvent au débit de fuite du masque et/ou à un mauvais positionnement du dit masque sur le visage du porteur.
  • Ce dispositif selon la présente invention est particulièrement destiné à répondre à la contrainte des sites pétrochimiques et/ou de raffinage avec la présence de produits chimiques dans l'ambiance de travail « ACD ou CMR », ce qui impose aux personnels qui assurent la maintenance et la production de porter une protection respiratoire.
  • Il suffit donc de disposer de modules « détecteur » adaptables conforme à la présente invention, de préférence dans un emballage scellé et conditionné de manière simple et hermétique qu'il suffit de déchirer, et de visser ensuite le dit module entre le masque et le filtre anti-gaz, de préférence entre le tuyau d'arrivée d'air et le filtre anti-gaz (habituellement le moteur MAVA de la ventilation assistée).
  • Il est pertinent de rappeler à présent quelques avantages essentiels de la présente invention. L'invention couvre donc un dispositif passif de détection car il n'utilise pas de principe électrique de fonctionnement (comme par exemple une mesure de différence de potentiel / ou de combustion comme pour un semi-conducteur) ; cela permet au module de remplir les exigences de certification ATEX et de sécurité de fonctionnement, indispensables sur les sites de risque d'explosion. Le module ne nuit pas à l'ergonomie : il n'y a pas de rajout de poids supplémentaire ni de volume sur l'existant. Le module détecteur est petit, de faible encombrement et facilement utilisable : il se visse simplement et la lecture est instantanée suivant le code couleur. Le module n'engendre pas de modification de débit du MAVA ni de perte d'autonomie (A et P du ventilateur).
  • Le module détecteur est peu coûteux de manière qu'il soit possible par toute catégorie de personnel de s'en doter et de l'utiliser autant qu'il est nécessaire en fonction des interventions à réaliser. La caractéristique des réactifs colorimétriques permet de détecter tous les polluants sans distinction (HC) une fois que la cartouche est saturée et que le produit chimique la traverse ; il n'est pas figé comme peut l'être un abaque de fabricant de cartouche filtrante ; et il s'adapte aux différentes valeurs de produits « mode binaire ».
  • La présente demande décrit diverses caractéristiques techniques et avantages en référence aux figures et/ou aux divers modes d'exécution décrits ci-dessus. L'homme du métier comprendra que les caractéristiques techniques d'un mode d'exécution décrit peuvent très bien être combinées avec des caractéristiques d'un autre mode d'exécution décrit. De plus, les caractéristiques techniques décrites dans un mode de réalisation donné peuvent également être isolées des autres caractéristiques de ce mode à moins que l'inverse ne soit explicitement mentionné.
  • Il doit être évident pour les personnes versées dans la technique que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes.

Claims (7)

  1. Dispositif individuel de protection respiratoire à ventilation assistée (20) comprenant un filtre anti-gaz relié à un masque de protection (30) des voies respiratoires et un tuyau (4) reliant le filtre anti-gaz au masque de protection, le dispositif comprenant en aval du filtre anti-gaz un réactif chimique (2) qui permet par changement de couleur la détection visuelle d'une indication de l'état de saturation du filtre anti-gaz, le réactif chimique indicateur d'état de la saturation du filtre anti-gaz étant positionné entre le filtre anti-gaz et le tuyau et/ou entre le tuyau et le masque, de préférence directement connecté à une des extrémités du dit tuyau, le réactif chimique étant intégré dans un module (10) qui est solidaire du tuyau, et le module comprenant une double paroi dans laquelle le réactif chimique est piégé pour éviter que le réactif chimique ne s'introduise dans le masque.
  2. Dispositif selon la revendication précédente caractérisé en ce que le module (10) est cylindrique et transparent.
  3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le volume du module (10) est inférieur à 50 cc, par exemple inférieur à 30 cc.
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le poids du module (10) est inférieur à 500 grammes, de préférence moins de 200 grammes.
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le module (10) possède un dispositif d'adaptation à ses deux extrémités qui permet de facilement le raccorder au dispositif de protection , par exemple un pas de vis standard.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le réactif chimique (2) occupe moins de 75%, moins de 50%, par exemple moins de 30 % du volume du module.
  7. Procédé de détection de l'état de saturation du filtre anti-gaz du dispositif individuel de protection respiratoire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce qu'il comprend la détection visuelle par changement de couleur du réactif chimique (2) positionné en aval du filtre anti-gaz.
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