Brevet FR2408780A1 — publié le 19790608

La présente invention concerne un clapet anti-retour ne laissant passer un écoulement gazeux que dans une direction et coipor- tant un siège et un obturateur s'appliquant contre celui-ci sur le calté frontal. Dans le domaine médical,par exemple dans des processus du domai nerespiratireoudans des appareils de protection respiratoire, on utilise des clapets qui assurent mécaniquement ou électro-mécani- quement un changement de phase respiratoire ou de direction respi ratoirei Ces clapets, branchés dans le conduit respiratoire, doivent être stérilisés pour des raisons d'hygiène0les clapets de type connu sont particulièrement sujets à des pannes à cause de leur structure mécanique compliquée et des opérations fréquentes de stérilisation auxquelles ils doivent autre soumis.Pour cette raison, ils ne sont utilisables que temporairement, c'est-à-dire qu'ils doivent entre souvent remplacés, ce qui impose des frais d' entretien importants. L'invention a pour but de proposer un clapet d'une structure aussi peu compliquée que possible et qui puisse être facilement remplacé comme un composant uni-directionnelê Ce problème est résolu selon l'invention par le fait que le siège ou corps est formé par un grand nombre de passages parallèles et axiaux et est constitué d'une matière ayant des propriétés électrostatiques, de préférence en une matière plastique, tandis que l'obturateur du clapet est constitué par une membrane mince placée dans une position essentiellement centrée sur un des cdtéss frontaux du siège et qui est formée également d'une matière ayant des propriétés électrostatiques.Un tel clapet peut être fabrique d'une manière peu conteuse et il est facile à remplacer, de sorte qu'il peut être utilisé en pratique une seule fois et qu'il permet de réduire les frais par rapport à un clapet de type connu qui doit être soumis à des opérations de stdrilisation. Suivant un mode particulièrement avantageux de réalisation de l'invention, la membrane est formée d'une matière ayant des propriétés électrostatiques et d'une polarStd opposée à celle de la matière du siège de clapet. En conséquence, le siège et la membrane sont soumis à des forces électrostatiques qui provoquent ltobtu- ration du clapet lorsqu'il ne passe pas de gaz respiratoire dans une direction prévue. En agissant sur l'épaisseur de la membrane et les propriétés électrostatiques, c' est-à-dire la grandeur des forces d'attraction, on peut modifier le type du clapet en ce qui concerne sa pression d'obturation ou bien la pression de gaz respiratoire nécessaire pour ouvrir le clapet. Le siège de clapet peut titre réalisé sous la forme d'une plaque du type tamis comportant un grand nombre de passages axianr, la membrane étant placée dans la zone médiane d'un caté frontal de la plaque de façon à recouvrir tous les passages. Suivant un iode de réalisation avantageux de l'invention, la longueur axiale du siège de clapet et par conséquent la longueur de ses canaux de passage sont supérieures à la dimension transversale ou diamètre des canaux de passage. Ces longueurs seront par exemple cinq fois plus grandes que cette dimension transtersale. Du fait de la prévision de canaux de passage qui ont une longueur supérieure à ladite dimension transversale, on produit dans le courant gazeux un effet directionnel établissant un écoulement laminaire à l'intérieur desdits canaux. rtce à cet effet directionnel et à cet écoulement laminaire la perte de charge du siège de clapet peut titre maintenue aussi petite que possible et en outre les courants gazeux passant par le siège de clapet n'exercent aucun effet perturbateur sur la fermeture de la membrane Le siège de clapet comportant des canaux de passage peut titre formé par extrusion et il peut être tronçonné à la longueur axiale correspondante. Il est également possible de former le corps de clapet de deux ou plusieurs parties extrudées de mtme forme de section droite et constituées de matériaux ayant différentes propriétés électrostatiques. De cette manière le corps de clapet comporte sur un de ses cotés frontaux une charge électrostatique permanente. On peut aussi bien produire un corps de clapet pourvu d'une charge électrique permanente sur les 8tés frontaux en effectuant une extrusion du corps de clapet ou des parties constituant ce corps de clapet sous la forme d'un électret en opérant dans un champ de haute tension électrique. Les passages ménagés dans le corps de clapet peuvent avoir des formes de section droite différentes, par exemple circulaire, rectangulaire, carrée, hexagonale, etc... Il est particulièrement avantageux de donner aux passages du corps de clapet une section droite hexagonale et de les disposer en nids d'abeilles. Ba brane peut entre fixée par soudage, cteet-8-dire par soudage par points, par rivetage ou par vissage dans la zone centrale d'un des côtés frontaux du sibge de clapet. Pour établir des conditions électrostatiques favorables, on peut faire intervenir des combinaisons de matières les plus dit- férentes, par exemple le siège ou corps de clapet peut être formé de polystyrène ou de chlorure de polyvinyle et la membrane peut être formée d'une polyoldfine, notamment de polyéthylène. On peut également adopter d'autres structures, par des membranes en caout- chouc. D'autres avastages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels t La figure 1 représente en coupe une partie de conduit, reliée par exemple à un appareil respiratoire et dans laquelle est logé an clapet anti-retour t La figure 2 représente un premier mode de réalisation du clapet anti-retour, en partie en vue latérale et en partie en coupe axiale t Vises figures 3 à 5 représentent des variantes du clapet antiretour, d'une manière correspondante à la figure 2 t La figure 6 représente un des ciapets anti-retour des figures 2 à 5, en vue en plan sur sa surface frontale revetue d'une feuil- le t Iss figures7 et 8 sont des vues en plan de variantes de la figure 6 vues en plant Comme le montre la figure 1, le clapet anti-retour 11 à fonctionnement électro-statique est constitué par un élément facile à mettre en place et à changer, qui est placé dans un tuyau ou un flexible, par exemple d'un appareil respiratoire et qui est destiné avantageusement à être Jeté après un seul assage. Le tuyau ou flexible comporte un tronçon 12 relié à l'appareil et est raccordé par un manchon 14 vissé à un tronçon 13 relié au patient. Dans le tronçon de tuyau 12, le clapet anti-retour 11 est mis en place du ceté frontal, de façon qu'une collerette périphérique 15 du clapet vienne s'appliquer contre le bord frontal du tronçon du tuyau 12 et que sa membrane 16 servant d'obturateur soit tour nde vers le tronçon 13. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, le clapet antiretour Il comporte un corps 21, se présentant sous la forme d'un disque relativement épais dont la section droite extérieure est complémentaire de la section droite interne du tronçon de t',"au 12. De corps 21 est percé d'un grand nombre de passages axiaux 22 qui peuvent avoir une section droite carre (figure 6), hexagonale (figure 7), circulaire figure 8) ou toute autre section droite appropride. La dimension transversale 23 des passages 22 est égale dans l'exemple considéré k peu près à un cinquième de i' paisseur 24 du corps 21 et par conséquent de la longueur axiale des passages 22.Cette dimension transversale 23 peut, dans le cas de la figure 6, être constituée par la diagonale de la section droite carrée. Dans l'exemple de la figure 7, la plas grande dimension transversale de la section hexagonale est constituée par la dimension 22 tandis que, dans l'exemple de La figure 8, la dimension transversale 23 correspond au diantre de la section droite circulaire. Du fait que les passages 22 ont une longueur 24 cinq fois plus grande que la dimension transversale ?3, on est assuré qu'il se produira un écoulement laminaire dans les passage. 22 et d'autre partla longueur des passages 22 ou l'épaisseur du corps 21 sont maintenues aussi courtes que possible. Dans les clapets à utiliser en pratique, cette dimension transversale 23 peut entre comprise entre 1 et 10 -, et l'épaisseur 24 du corps 21 doit entre comprise entre 5 et 50 a. Naturellement, on peut adopter également d'autres dimensions pour une application particu libre. La collerette 15 est constituée dans l'exemple de la figure 2 par une bague en matière plastique qui est collée par son côté frontal portant la membrane 16 contre la périphérie du corps 21. En conséquence, ce dernier peut être formé par extrusion et par sectionnement correspondant du profilé extrudé, ce qui permet de réaliser une fabrication peu cotteuse. Âvantageuseient, le corps 21 est formé d'une matière thermoplastique, par exemple du polystyrène. Sur un des cotés frontaux, à savoir dans l'exemple représenté le côté frontal du corps 21 pourvu de la collerette 15, il est prévu une membrane 16 recouvrant la surface frontale. Cette membrane 16 a une bonne flexibilité et elle peut par exemple Titre formée de polyéthylène mou.Dans sa zone centrale, elle e8t collée en 25 sur la surface frontale du corps 21 et elle est fizée à l'aide d'une broche en matière plastique 26 pourvue d'une teste. Pour la mise en place de la broche en matière plastique, il est prévu dans le corps 21 un évidement central 27 dans lequel est collée la broche 26* Du fait des matières différentes prévues (polystyrène-poly- éthylène), le corps 21 produit une charge électrostatique sur la membrane 16 et celle-ci est attirée par la surface frontale du corps 21 et occupe normalement la position de fermeture indiquée dans la partie droite de la figure 2.Ce n'est que sous l'action d'une légère surpression existant dans le tronçon du tuyau 12 relié à l'appareil qutun écoulement gazeux est engendré, comme indiqué par les flèches 17 et 28. L'action électrostatique du clapet est encore renforcée par le fait qu'une charge électrostatique est créée sur le corps 21 par 1' écoulement laminaire et par son frottement contre les surfaces périphériques des passages 22, cette charge produisant une charge électrostatique opposée sur la membrane 16. On peut obtenir une autre possibilité d'amplification de l'essai électrostatique lorsque le corps 21 est agencé sous la forme d'un électret.On peut obtenir ce résultat lors de ltextrusion d'une barre de section droite correspondante en réalisant le corps 21 en une matière plastique dont les molécules présentent des propriétés dipolaires et en assurant l'extrusion de la barre (par exemple verticalement du haut vers le bas) dans un champ électrique de haute tension de manière que la matière se solidifie en majeure partie à l'intérieur de ce champ de haute tension. Dans l'extru- dat chaud, les molécules dipolaires sont orientées en correspondance au champ de haute tension établi. En conséquence, la barre prend des propriétés électrostatiques permanentes.Naturellement, il est possible, dans une barre extrudée de cette manière, de choisir l'orientation de la polarité électrique de façon qu'elle soit encore amplifiée par l'électricité statique engendrée par le frottement de 1' écoulement gazeux passant dans les passages 22. De toute msndère, la polarité de l'électret-corps 21 ainsi constitué établit sur la membrane 16 une charge électrostatique correspondante de polarité opposée et en conséquence la membrane 16 est tirée à tout moment dans la position de fermeture. La membrane ne reste dans la condition d'ouverture que lorsqu'un écoulement gazeux passe dans les passages 22 du corps 21 ou bien lorsqu'il règne dans le tronçon du tuyau 12 relié à l'appareil une surpres- sion suffisamment grande (faible) â Dans l'exemple de la figure 3, le corps 31 est formé par un disque très plat en matière thermoplastique, sur la périphérie extérieure duquel est formée directement la collerette 15.Les passages 22 ont dans ce cas seulement une faible longueur axiale, par exemple une longueur axiale qui est égale à la dimension trans- versable. Il se produit alors une certaine turbulence dans l'écou- lement gazeux passant dans les passages 22 mais cependant le corps 31 peut être fabriqué d'une manière particulièrement peu conteuse, par exemple par extrusion et sectionnement en disques plans. On peut également appliquer à cet exemple le mode de fabrication en électret. Dans l'exemple de la figure 4, le corps 41 est formé de deux parties qui sont constituées de matières plastiques différentes et qui ont, dans l'exemple représenté, des longueurs axiales à peu près égales. La partie 42 peut par exemple entre formée de polystyrène tandis que la partie 43 peut titre constituée par exemple de chlorure de polyvinyle.Les deux parties 42 et 43 ont la mOme forme de section droite et elles sont collées sur le ceté frontal de façon que les passages 22 soient laissés dégagés0 Du fait de la nature différente des matières plastiques utilisées pour les parties 42 et 43, il se produit une charge électrostatique qui engendre, à partir de la surface frontale de la partie 42, sur la membrane 16, constituée par exemple de polyéthylène mou, une charge électrostatique correspondante de polarité opposée. Du fait que l'une ou l'autre des parties 42, 43 peut porter sur le cdté frontal la membrane 16, il est possible de créer des condf- tions électrostatiques permanentes qui renforcent encore la charge électrostatique engendrée par un écoulement du gaz dans les passages 22. Il est également possible d'agencer sous la forme d'un élec tret la partie 42 du corps 41 qui porte la membrane 16 sur son cetd frontal libre. Cela offre l'avantage que seulement la partie du corps 41, coopérant directement avec la membrane 16, forme un électret alors que l'autre partie 43, prévue de façon à obtenir la longueur axiale désirée des passages 22, est neutre et peut par conséquent être fabriquée de manière bien moins cotteuse. La figure 5 montre une possibilité d'agencement du corps 51 sous la forme d'une plaque 52 relativement mince qui porte sur son coté frontal libre la membrane 16 et qui est agencée également sous la forme d'une bride de fixation 15. Cette plaque mince 52 peut par exemple être agencée sous la forme d'un électret. Sur le cOté frontal de la plaque 52, qui est opposé à la membrane 16, on colle une pièce 53 percée de passages axiaux de façon que la longueur totale des passages axiaux 22 ménagés dans la plaque 52 et dans la partie 59 aient la valeur minimale désirée, par exemple ue longueur 24 qui est cinq fois supérieure à la dimension trans sersale 23. Dans tous les exemples décrits ci-dessus, le clapet antiretour est d'une fabrication peu cotteuse et peut Stre réalisé en grande série. En conséquence, il est possible de le jeter après un seul usage. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Clapet anti-retour pour écoulement galeux, comportant un corps et un obturateur s'appliquant contre celui-ci sur le côté frontal, caractérisé en ce que le corps 21, 31, 41 51 est pou d'un grand nombre de passages axiaux parallèles 22 et est formé d'une matière ayant des propriétés électrostatiques, de préférence une matière plastique, tandis que l'obturateur est constitué par une membrane mince 16 placée dans une position essentiellement centrée sur un côté frontal du corps de clapet 21, 31, 41, 51 et constituée également d'une matière ayant des propriété électrosta- tiques. 2.- Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrazn 16 est formée d'une matière ayant des propriétés élec- trostatiques et de polarité opposée à la matière du corps de clapet 21, 31, 41, 51. 3.- Clapet selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le corps de clapet 31 est constitué par une plaque en forme de tamis qui est pourvue d'un grand nombre de passages axiaux et dans la zone centrale de laquelle est disposée, sir un côté frontal, la membrane couvrant tous les passages 4.- Clapet selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la longueur axiale du corps de clapet 21, 31, 41, 51 et par conséquent la longueur de ses canaux de passage sont bien supérieures à la dimension transversale, par exemple le diamètre, des canaux de passage, et sont par exemple cinq fois plus grandes que cette dimension transversale 5*- Clapet selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps de clapet 21, 31, 41, 51 est formé par extru- sion de manière à créer les canaux de passage 22, et est ensuite tronçonné à la longueur axiale désirés 6.- Clapet selon la revendication 5, caractérisé en ce que le corps de clapet se compose de deux ou plusieurs parties 41, 51 formées par extrusion, de même forme de section droite et cons tituées de matériaux ayant des propriétés électrostatiques difié- rentes. 7.- Clapet selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le corps de clapet 21, 31, ou au moins une des parties 42, 43, 52, 53 constituant ce corps est réalisé par extrusion sons la forme d'un électret en opérant sous l'influence d'un champ électrique de haute tension. 8.- Clapet selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les passages 22 du corps de clapet 21, 41, 51 ont une section droite hexagonale et sont disposés en nids d'abeilles. 9.- Clapet selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la membrane est fixée sur un des côtés frontaux du corps de clapet par soudage, par collage, par rivetage 26 ou par vissage et est fixée au centre d'un des cotes frontaux du corps de clapet 10.- Clapet selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le corps du clapet 21, 31, 41, 51 est formé de polysty rène et en ce que la membrane 16 est formée de polyéthylêneô