Brevet FR2426289A1 — publié le 19791214

La présente invention est relative à un dispositif régulateur de pression ou détendeur pour appareil respiratoire à air, tel notamment qu'un appareil respiratoire subaquatique, du type dit à piston équilibré. Les régulateurs de pression, ou détendeurs, existants du type précité présentent divers inconvénients et désavantages. Un inconvénient de ces régulateurs réside dans le fait quten raison de la friction s'exerçant entre les joints d'étanchéité du piston équilibré et les parois de l'alésage dans lequel se meut ce dernier, ce piston doit surmonter une forte résistance, en particulier lors de la séparation initiale, ce qui crée un danger pour l'utilisateur. Un autre inconvénient des régulateurs classiques de ce type réside dans l'impossibilité de réaliser pratiquement un équilibre réel du piston dans les conditions de fonctionnement normales. Pour réaliser des conditions aussi voisines que possible des conditions idées, il faut que la surface de contact de la tige du piston soit aussi réduite que possible, ce qui lui confère une forme tranchante qui lui fait entamer le Joint en "Teflon", en donnant lieu à une aspiration de particules de celui-ci dans le régulateur et en mettant ainsi ce dernier hors d'usage. L'invention vise à éliminer les inconvénients et désavantages des détendeurs de la technique antérieure. A l'effet d'atteindre ce but, l'invention propose un détendeur qui se caractérise en ce qu'il comprend: un corps sensiblement cylindrique fermé à ses deux extrémités opposées et pourvu à l'une première desdites extrémités d'un orifice d'admission de gaz à haute pression et à la seconde desdites extrémités d'un orifice de sortie de gaz à basse pression; une cloison radiale fixe montée à l'intérieur dudit corps cylindrique au voisinage de ladite première extrémité de celui-ci; une cloison radiale axialement mobile montée à l'intérieur dudit corps cylindrique au voisinage de ladite seconde extrémité de celui-ci et située axialement à distance de ladite cloison fixe de façon à définir avec celle-ci une chambre dans ledit corps cylindrique; un orifice ménagé dans ledit corps cylindrique de façon à mettre ladite chambre en communication avec le milieu environnant; des alésages de traversée centraux ménagés en alignement axial mutuel dans ladite cloison fixe et dans ladite cloison mobile; une tige tubulaire disposée à l'intérieur dudit corps cylindrique de façon à traverser l'un et l'autre desdits alésages, ladite tige étant guidée à coulissement, de façon étanche aux gaz, dans l'alésage de ladite cloison fixe et étant réunie avec assemblage étanche aux gaz à l'alésage de ladite cloison mobile; et un élément fixe formant siège de soupape monté à l'intérieur dudit corps cylindrique et coaxialement à celui-ci à ladite première extrémité dudit corps de façon à coopérer avec l'extrémité de ladite tige s'étendant à travers 11 alésage de ladite cloison fixe de façon à commander l'écoulement de gaz traversant le passage intérieur de ladite tige tubulaire. Selon une autre caractéristique de l'invention, le diamètre extérieur de l'extrémité libre de la tige s'étendant à travers l'alésage de ladite cloison fixe est supérieur au diamètre extérieur de la tige tubulaire. Avantageusement, ladite extrémité té présente un profil s'évasant en cloche. Selon une autre caractéristique encore de l'invention, ladite cloison mobile forme un diaphragme flexible en soufflet. D'autres buts, particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à simple titre d'exemple non limitatif, d'un mode de réalisation préférentiel du détendeur selon l'invention. a description se réfère au dessin annexé, sur lequel : Fiv.1 est une vue en coupe longitudinale d'un détendeur selon l'invention; Fig.2 est une vue de détail, à échelle agrandie en coupe longitudinale avec arrachement de l'une des extrémités de la tige du détendeur de la fig.1; et Fiv.3 représente un détail de la fig.2, à échelle agrandie davantage encore. Comme on peut le voir en se reportant au dessin, le détendeur selon l'invention comprend un corps cylindrique 1, dont l'extrémité supérieure est fermée par un capuchon taraudé 2 et dont l'extrémité inférieure est fermée par un bouchon fileté 3. Le capuchon 2 présente un alésage axial 102 qui communique par son sommet avec un alésage transversal 202 présentant des portions terminales taraudées 302 destinées à assurer son raccordement aux tuyaux (non représentés) de l'appareil respiratoire. Une membrane flexible 4 est bloquée par serrage de son bord périphérique entre le corps I et le capuchon 2, et elle divise ainsi le volume intérieur du corps 1 en deux chambres 5 et 6. La membrane 4 présente un alésage axial, et celui-ci est traversé par une tige tubulaire 7. La tige 7 présente une extrémité supérieure, de diamètre extérieur réduit, 107, qui s'engage avec Jeu radial dans l'alésage 102.Immédiatement au-dessous de l'extrémité sgrpérieure 107, la tige 7 présente une portion supérieure filetée 207 de diamètre réduit. À l'extrémité inférieure de cette portion filetée 207, la tige 7 présente une gorge annulaire 307 pour la réception d'un Joint torique 407. Â partir de la gorge 307, la tige 7 se prolonge vers le bas par une portion cylindrique de plus grand diamètre 507 en traversant un alésage axial 108 ménagé dans une cloison radiale 8 formée d'une seule pièce avec le corps 1, Jusqu'à une chambre 9 ménagée dans la partie inférieure du détendeur. Dans l'alésage 108 est ménagée une gorge annulaire pour la réception d'un Joint torique 208.Le fond de la chambre 9 est fermé par le bouchon fileté 3 en association avec un point d'étanchéité 103, et un élément d'étanchéité 10 est encastré dans un logement cylindrique ménagé dans la face supérieure du bouchon 3. La portion terminale de base de la tige 7, qui fait face à l'élément d'étanchéité 10, présente un profil 607 s'évasant en cloche vers l'extérieure La chambre 9 communique avec un passage radial Il dans lequel est vissé un embout fileté 12 destiné à être raccordé à l'orifice de sortie à haute pression (non représenté) des bouteilles de gaz respiratoire. Une pièce en forme de disque 13, pourvue d'un trou axial est montée sur la tige 7 de façon à prendre appui d'un c8té sur l'épaulement formé entre la portion de grand diamètre 507 et la portion supérieure de diamètre réduit de la tige 7. L'autre face de la pièce en forme de disque 13 porte contre la portion centrale de la face inférieure de la membrane 4. La membrane 4 est serrée contre la pièce en forme de disque 13 par une rondelle 14, portant contre sa face supérieure et serrée par un écrou 15 vissé sur la portion 207 de la tige 7. La chambre 6 est pourvue d'orifices 106 destinés à la mettre en communication avec le milieu environnant. Un ressort de compression cylindrique 16 est monté autour de la tige 7, coaxialement à celle-ci, entre la pièce en forme de disque 13 et la cloison 8. Si l'on considère, en particulier, les fig.2 et 3, et si l'on désigne par F la somme de la force du ressort 16 et de la pression extérieure, par P1 la pression gazeuse dans la chambre 9, par P2 la basse pression en aval de la chambre 9, par S l'aire de la membrane 4 qui est soumise à la pression P2 (c'est-àdire à la pression régnant dans la chambre 5), par S2 l'aire de la couronne de section droite de la tige 7, par K le pont de contact effectif entre la tige 7 et l'élément d'étanchéité 10, par S5 l'aire de la couronne de section droite de la portion en ressaut de la partie évasée en cloche 607 de la tige 7 en amont du point K, par S4 l'aire de la couronne de section droite de la tige 7 en avel du point K, et par S3 l'aire de la couronne de section droite de la portion en ressaut de la partie évasée en cloche 607 de la tige 7, il vient S1 = 52 + S3 = S4 + S5 = aire de section droite de la tige 7, et la condition d'équilibre s'écrit par conséquent: F - P2 (S - 54) + P1 (S3 - S5) où S est supérieur à 54, et 53 supérieur ou égal à S5. il ressort de ce qui précède qu'un dimensionnement adéquat de la portion en ressaut de la partie 607 permet d'obtenir les avantages suivants: a) la zone de contact de la tige 7 sur l'élément d'étan- chéité 10 peut être suffisamment étendue (et donc non tranchante) pour éviter tout effet de morsure de celle-ci sur l'élément d'étanchéité 10. b) Si 53 = S5, le détendeur est parfaitement équilibré, du fait que les variations de PI n'affecteront pas l'équation d'équilibre. c) Si S3 est supérieur à S5 (l'existence d'une légère différence est le cas le plus souhaitable), la diminution de PI (due à l'épuisement des bouteilles de gaz sous pression) donnera lieu à une légère augmentation de la basse pression P2, laquelle agira dans le sens du maintien de la constance de la sensibilité du réducteur en compensant le débit plus faible des bouteilles situées en amont. En considération de ce qui précède, le fonctionnement et les avantages du dispositif selon l'invention sont évidents. a plus des avantages mentionnés plus haut, la mise en oeuvre de la membrane 4 à la place des pistons classiques supprime la friction des grosses garnitures d'étanchéité de ces pistons, friction qui est très forte et pourrait parfois être dangereuse à la séparation initiale. Le piston représenté pourrait être démonté en deux éléments et être monté par le dessous. En vissant (ou en dévissant partiellement) le bouchon fileté 3 qui porte l'élément d'étanchéité 10, on peut réaliser un réglage sans agir directement sur le ressort 16. La membrane 4 peut être de forme quelconque. De préférence, elle est en forme de soufflet afin d'éviter l'application de toutes contraintes élastiques sur le matériau. Il va de soi que diverses modifications et variantes peuvent être apportées aux dispositions décrites et représentées à titre d'exemple sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Ainsi, par exemple, l'évasement 607 prévu à la base de la tige 7 peut être utilisé dans un détendeur en combinaison avec un piston coulissant remplaçant la membrane 4, ou "vice versa REYENDICADI0NS 1.- Détendeur de gaz sous pression pour appareil respiratoire, caractérisé par une combinaison de moyens comportant: un corps sensiblement cylindrique fermé à ses deux extrémités opposées et pourvu à l'une première desdites extrémités d'un orifice d'admission de gaz à haute pression et à la seconde desdites ex trémités d'un orifice de sortie de gaz à basse pression; une cloison radiale fixe montée à l'intérieur dudit corps cylind que au voisinage de ladite première extrémité de celui-ci; une cloison radiale, axialement mobile, montée à l'intérieur dudit corps cylindrique au voisinage de ladite seconde extrémité de celui-ci et située axialement à distance de ladite cloison fixe de façon à définir avec celle-ci une chambre dans ledit corps cylindrique; un orifice ménagé dans ledit corps cylindrique de façon à mettre ladite chambre en communication avec le milieu environnant; des alésages de traversée centraux ménagés en alignement axial mutuel dans ladite cloison fixe et dans ladite cloison mobile; une tige tubulaire disposée à l'intérieur dudit corps cylindrique de façon à traverser l'un et l'autre desdits alésages, ladite tige étant guidée à coulissement de façon étanche aux gaz dans l'alésage de ladite cloison fixe et étant réunie avec assemblage étanche aux gaz à l'alésage de ladite cloison mobile; et un élément fixe formant siège de soupape monté à l'intérieur dudit corps cylindrique et coaxialement à celui-ci en ladite première extrémité dudit corps de façon à coopérer avec l'extrémité de ladite tige s'étendant à travers l'alésage de ladite cloison fixe. 2.- Détendeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cloison mobile est formée par une membrane pourvue d'un trou central, ladite membrane étant réunie par serrage sur son pourtour extérieur de façon étanche aux gaz audit corps cylindrique et étant réunie par serrage de façon étanche aux gaz sur le pourtour de son forage central à ladite tige tubulaire. 3.- Détendeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite membrane est ondulée ou en forme de soufflet. 4.- Détendeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cloison mobile est un disque de piston. 5.- Détendeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de ladite tige tubulaire coopérant avec ledit élément formant siège de soupape présente une portion en ressaut de plus grand diamètre que ladite tige. 6.- Détendeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite extrémité de ladite tige tubulaire présente une configuration évasée en cloche.