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(11) | EP 0 781 573 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
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| (54) | Elément de tête à zones à pression régulées |
| (57) Elément de tête de pilote d'aéronef assurant plusieurs fonctions de protection physiologique
de la tête comprenant au moins trois cavités appelées C1, C2 et C3 définissant trois
volumes V1, V2 et V3 où
. C1 est une cavité définie par un masque M incluant la bouche et le nez. . C2 est une cavité définie par la face avant de l'élément de tête et incluant au moins les yeux du porteur. . C3 est une cavité définie par le reste de l'élément de tête et incluant la grande partie du cuir chevelu. . Trois joints J1, J2 et J3 isolent les trois cavités C1, C2 et C3. Ces trois joints sont continus et se referment sur eux-mêmes. Le joint J1 isole la cavité C1 de la cavité C2, le joint J2 isole la cavité C2 de la cavité C3 et le joint J3 isole la cavité C3 de l'atmosphère environnante. |
[0001] Aujourd'hui les éléments de têtes ont besoin d'être de plus en plus performants. Ils doivent être souvent étanches aux contaminants contenus dans l'atmosphère et maintenir des pressions internes de plus en plus grandes notamment pour les applications aéronautiques.
[0002] Il existe de nombreux produits permettant d'assurer certaines protections physiologiques des sujets, mais peu d'exemples existent où il est possible de combiner plusieurs protections physiologiques efficaces dans le même ensemble.
[0003] La principale difficulté actuelle est de concevoir, puis d'intégrer un masque souple pouvant accepter des surpressions élevées (supérieures à 100 hectoPascal) sans fuite.
[0004] En fait, lorsque l'on désire maintenir une forte pression interne de masque, on est obligé de maintenir fortement le masque sur le visage du porteur. Ceci induit une boursouflure de la joue qui nuit fortement à la performance du joint qui alors se met à fuir.
[0005] D'autre part, les visages sont très différents les uns des autres et l'expérience montre que la difficulté d'étancher un masque croît de façon exponentielle lorsque la pression à maintenir dans le masque augmente. En effet, il est relativement facile d'étancher un masque pour une pression de 30 à 60 hectoPascal, difficile de l'étancher pour une pression de 60 à 90 hectoPascal et pratiquement impossible d'étancher un masque pour des pressions internes comprises entre 120 et 150 hectoPascal.
[0006] L'invention proposée ici permet de résoudre ce problème. Le brevet français n° 76 39 294 de 1976 propose un ensemble de solutions permettant de pressuriser indépendamment les oreilles et les yeux. Il n'est nullement proposé d'intégrer le masque dans le compartiment visière et donc d'améliorer le comportement du joint d'étanchéité du masque en réduisant la pression différentielle existant de chaque côté du joint et en tirant la peau de la joue pour améliorer l'étanchéité entre la lèvre du masque et la peau de la joue.
[0007] Certains ont proposé de placer des joints gonflables pour étancher le masque. Malheureusement, une fois gonflé le joint est très rigide et ne peut suivre les formes complexes tridimensionnelles du visage et les résultats sont très médiocres.
[0008] Un but de l'invention est de réaliser un élément de tête assurant certaines fonctions de protection physiologique de la tête dans une ambiance contaminée et/ou à taux faible d'oxygène où
- les pressions exprimées en hectoPascal sont des pressions différentielles entre la pression absolue de la zone considérée et la pression absolue de l'atmosphère ambiante.
- les pressions exprimées en bar sont des pressions absolues.
[0009] Un but de l'invention est de réaliser un élément de tête léger et peu coûteux assurant certaines fonctions de protection physiologiques de la tête dans une ambiance contaminée et/ou à taux faible d'oxygène. Ces buts sont atteints par le procédé selon l'invention qui est essentiellement caractérisée en ce qu'il consiste en un élément de tête comprenant au moins trois cavités appelées C1, C2 et C3 définissant trois volumes V1, V2 et V3 où :
. C1 est une cavité définie par un masque M incluant la bouche et le nez;
. C2 est une cavité définie par la face avant de l'élément de tête et incluant au moins les yeux du porteur;
. C3 est une cavité définie par le reste de l'élément de tête et incluant la grande partie du cuir chevelu;
et où. trois joints J1, J2 et J3 isolent les trois cavités C1, C2 et C3;
. ces trois joints sont continus et se referment sur eux-mêmes;
. le joint J1 isole la cavité C1 de la cavité C2, le joint J2 isole la cavité C2 de la cavité C3 et le joint J3 isole la cavité C3 de l'atmosphère environnante;
et où. au moins un moyen M1 faisant partie du masque permet de réguler la pression désirée P1 dans la cavité C1;
. au moins un moyen M2 permet de réguler la pression P2 dans la cavité C2;
. au moins un moyen M3 permet de réguler la pression P3 dans la cavité C3;
et où. en général la pression P1 est supérieure à la pression P2;
. en général la pression P2 est supérieure à la pression P3;
et où. la pression P2 régulée par le moyen M2 est une fonction continue croissante de la pression P1 de telle sorte que la pression P2 régulée soit pratiquement toujours inférieure à la pression P1 et que la pression P2 ait une valeur intermédiaire comprise entre la pression P1 et la pression P3;
et où. en tout endroit du joint J1 la pression différentielle régnant de chaque côté de ce joint est égale à ΔP1 qui est égale à P1-P2;
et où. en tout endroit du joint J2 la pression différentielle régnant de chaque côté de ce joint est égale à ΔP2 qui est égale à P3-P2;
et où. le joint J2 est placé de telle sorte qu'il crée une tension de la peau des joues diminuant le bourrelet de la peau des joues au droit du joint J1.
[0010] Selon un mode de réalisation avantageux des passages calibrés entre les cavités C1,C2 et C3 existent et permettent un débit de gaz calibré assurant la ventilation de l'ensemble de la tête.
[0011] Selon un mode de réalisation avantageux des moyens d'ouvertures existent permettant de désolidariser l'ensemble facial de l'élément de tête comprenant au moins le masque M, du reste de l'élément de tête au grès du porteur.
[0012] Selon un mode de réalisation avantageux des moyens automatiques actifs déclenchent, au moins partiellement, au contact de l'eau l'ouverture de la partie faciale comprenant au moins le masque M.
[0013] Selon un mode de réalisation avantageux au moins une des deux fuites calibrées sont des orifices à diamètre variable en fonction de la pression P1 de telle sorte que le débit d'air de ventilation soit sensiblement constant quelque soit la pression P1.
[0014] Selon un mode de réalisation avantageux au moins une des deux fuites calibrées comprend un orifice à section variable réglable par le pilote.
[0015] Selon un mode de réalisation avantageux le moyen M3 est tel qu'il puisse être réglé par le pilote de telle sorte que la pression P3 soit ajustable par le pilote.
[0016] L'invention sera mieux comprise par la description détaillée d'un mode de réalisation illustré sur les dessins annexés qui représentent respectivement :
- figure 1 : représente un élément de tête comportant un masque (M) intégré dans une visière (V), la visière étant partie intégrante du casque (C) ;
- figure 2 : représente une coupe verticale passant sensiblement par le centre de la tête et montrant schématiquement une solution simple de régulation des pressions P1, P2 et P3 ;
- figure 3 : représente un exemple de valeur de la pression régulée P2 en fonction de la pression PA ;
- figure 4 : représente des exemples d'évolution des pression P1 , P2 et P3 en fonction de la pression PA.
[0018] Un sujet 1 est placé à l'intérieur d'un élément de tête 2.. Cet élément de tête se compose d'un casque C, d'une visière V transparente au niveau des yeux et d'un masque M couvrant la bouche et le nez. Le masque, une fois mis en position sur la face du porteur, définit une cavité C1. La partie frontale de l'élément de tête comprenant au moins les yeux définit une cavité C2. Un joint J1 isole la cavité C1 de la cavité C2. Ce joint J1 est continu et complètement "contenu"dans la cavité C2, de telle sorte que la pression P1 régnant dans la cavité C1 soit isolée de la pression P2 régnant dans la C2 par le joint J1. Ces deux pressions P1 et P2 existent sur tout le pourtour du joint J1 qui est continu et qui se referme sur lui-même.
[0019] Un casque C entoure le reste de la tête du porteur. La cavité C3 est l'espace compris entre le casque C, la tête du porteur, le joint J2 et un joint de cou J3. La pression régnant dans cette cavité est égale à P3.
[0020] Le joint J2 est continu et se referme sur lui-même. Ce joint isole la cavité C2 de la cavité C3.
[0021] Le joint J3 est continu et se referme sur lui-même. Ce joint isole la cavité C3 du milieu ambiant.
[0023] Une soupape inspiratoire 4 à très faible perte de charge permet le passage dans une direction du gaz respirable.
[0024] Le volume C1 est minimisé pour réduire le volume mort du masque et améliorer l'écoulement du CO2 vers l'extérieur.
[0025] Une soupape expiratoire compensée permet d'expirer dans l'environnement (qui est à une pression PE) quelle que soit la pression d'admission PA.
[0026] Un régulateur mécanique ou électrique régule la pression P2 en fonction de la pression PA qui est sensiblement égale à P1, suivant par exemple la consigne définie par la figure 3.
[0027] Une fuite calibrée F1 permet de laisser passer un léger débit pour ventiler, rafraîchir la face et désembuer la visière.
[0028] Une fuite calibrée permet de laisser passer un léger débit dans la cavité C3 pour ventiler la tête.
[0029] Une soupape tarée 7 permet de maintenir une légère pression P3 dans la cavité C3.
Pour une application aéronautique typique, le tableau de la figure 4 donne un exemple des pressions qui pourrait être choisies.
[0030] On voit que la disposition choisie dans ce cas particulier permet de maintenir une pression dans le masque, par exemple de 145 hectoPascal, en ayant un joint de masque J1 qui ne subit qu'une pression différentielle P1 égale à 145 moins 70 soient 75 hectoPascal. Ce joint de masque peut alors être conçu avec des matériaux et des technologies accessibles. D'autre part, le joint J2 subit une différence de pression égale à P2-P3, soit dans le cas choisi, 65 = 70 - 5 hectoPascal. On voit aussi que le joint J2 tire la peau des joues vers l'arrière ce qui augmente la tension des joues et améliore encore les caractéristiques d'étanchéité du joint de masque J1.
[0031] Il est à remarquer que certaines parties du masque, de la visière et/ou du casque peuvent être communes sans changer le concept, ni la performance du système . Le lecteur comprendra aisément que de nombreuses variantes de ce concept sont facilement réalisables. Les applications sont également nombreuses dès que l'on veut isoler la tête d'un porteur du milieu ambiant de façon optimale.
. C1 est une cavité définie par un masque M incluant la bouche et le nez;
. C2 est une cavité définie par la face avant de l'élément de tête et incluant au moins les yeux du porteur;
. C3 est une cavité définie par le reste de l'élément de tête et incluant la grande partie du cuir chevelu;
et où. trois joints J1, J2 et J3 isolent les trois cavités C1, C2 et C3;
. ces trois joints sont continus et se referment sur eux-mêmes;
. le joint J1 isole la cavité C1 de la cavité C2, le joint J2 isole la cavité C2 de la cavité C3 et le joint J3 isole la cavité C3 de l'atmosphère environnante;
et où. au moins un moyen M1 faisant partie du masque permet de réguler la pression désirée P1 dans la cavité C1 ;
. au moins un moyen M2 permet de réguler la pression P2 dans la cavité C2;
. au moins un moyen M3 permet de réguler la pression P3 dans la cavité C3;
et où. en général la pression P1 est supérieure à la pression P2;
. en général la pression P2 est supérieure à la pression P3; et où
. la pression P2 régulée par le moyen M2 est une fonction continue croissante de la pression P1 de telle sorte que la pression P2 régulée soit pratiquement toujours inférieure à la pression P1 et que la pression P2 ait une valeur intermédiaire comprise entre la pression P1 et la pression P3;
et où. en tout endroit du joint J1 la pression différentielle régnant de chaque côté de ce joint est égale à ΔP1 qui est égale à P1-P2;
et où. en tout endroit du joint J2 la pression différentielle régnant de chaque côté de ce joint est égale à ΔP2 qui est égale à P3-P2;
et où. le joint J2 est placé de telle sorte qu'il crée une tension de la peau des joues diminuant le bourrelet de la peau des joues au droit du joint J1;