Brevet FR2510414A1 — publié le 19830204

VALVE D'EXPIRATION La présente invention concerne des valves pour l'expiration utilisables dans les masques de respiration notamment dans les masques de respiration utilisés par les équipages d'avions. Le brevet britannique NO 1553437 a décrit un masque facial qui, d'une façon typique, est un masque à oxygène pour équi- pages d'avions. Ce masque comprend un bloc de valves substantiellement plan ayant une première ouverture le traversant qui contient une valve d'expiration, une seconde ouverture le traversant qui contient une valve d'inspiration, une pièce de support et une pièce faciale comprenant un dispositif moulé flexible ayant une face substantiellement plane d'épaisseur sensiblement constante, et aussi deux ouvertures alignées avec la première et la seconde ouvertures du bloc de valves,masque dans lequel la face substantiellement plane agit comme une garniture entre le bloc de valves et la pièce de support. En tant que partie de ce masque connu on a réalisé une valve d'expiration qui comprend une extrémité moulée présentant un ressort et un disque. Un tube de compensatbnest formé en tant que partie de cette extrémité moulée et sert à ajuster la pression dans la chambre de la valve. Plus généralement les valves d'expiration contiennent un disque captif de valve souvent désigné- sous le nom de plaque ou palette qui est sollicité par un ressort en position fermée dans laquelle le disque ferme l'orifice de sortie de la valve. Le ressort pousse une paroi mobile de la chambre et la pression dans la chambre réfléchissant la pression du ctté de l'entrée du masque est appliquée à cette paroi. Ainsi à n'importe quelle pression du masque l'utilisateur peut expirer en surmontant la pression du ressort et ainsi en écartant la plaque de valve. de sa position fermée. Dans l'éventualité improbable où une pression négative se produirait du côté d'entrée du masque, ce qui causerait un éloignement de la paroi mobile par rapport à la plaque, un second ressort est prévu entre la paroi mobile et la plaque de la valve pour contraindre le bloc à fermer l'ouverture d' expiration. On notera que la chambre de la valve d'expiration est en communication avec l'intérieur du masque. En conséquence la paroi mobile est habituellement fixée par scellement pour empêcher les fuites. D'une façon précise, dans la construction courante la plaque de valve est fixée par un diaphragme annulaire flexible qui permet un mouvement de flottement de la paroi. Les désavantages d'une telle construction sont que le diaphragme flexible a une réponse non linéaire et peut permettre à la plaque de valve de devenir oblique. D'une façon imprévue nous avons découvert qu'il n'est pas essentiel de prendre les mesures habituelles pour prévenir les fuites à la paroi mobile et que des avantages peuvent résulter d'une structure dans laquelle un scellement parfait n'est pas réalisé. D'une façon plus précise, conformément à la présente -invention, il est prévu une valve d'expiration dans laquelle la paroi mobile est un piston et la chambre forme un cylindre dans lequel le piston peut se mouvoir. Une perte de charge de la pression appliquée à la chambre au délà du piston peut intervenir dans le présent arrangement mais grâce à un choix approprié de matériaux et de tolérance dimensionnelles, cette perte de Charge peut astre maintenue à un minimum opérationnel acceptable tandis qu'une telle perte est avantageuse en ce qu'elle produit un effet de portance dans l'air. Un tel effet lubrifie le mouvement du piston qui constitue la paroi mobile. L'existence d'un piston lubrifié par l'air évite la tendance précédemment rencontrée pour la paroi mobile de devenir biaise ou oblique. Dans une réalisation préférée, factuelle invention prévoit une valve d'expiration qui comprend une plaque captive de valve sollicitée à prendre une position dans laquelle elle ferme la sortie d'expiration de la valve, un piston fermant un cylindre qui forme la chambre dans laquelle une pression peut être appliquée et dans la chambre un ressort sollicitant le piston vers la plaque de valve, La plaque de valve et le piston sont habituellement circulaires et coaxiaux. En vue d'obtenir des performances stables de la part de valves placées dans des conditions extrêmes telles qu'on peut en rencontrer en combat aérien, il est préférable que la surface portante du piston soit en graphite et que la surface portante associée du cylindre soit en verre. La combinaison graphite-verre forme un système fonctionnant sans efforts qui a des caractéristiques de réponse sensiblement linéaires méme sous de sévères forces d'accélération. Cependant d'autres combinaisons utilisant des matériaux céramiques ou des métaux peuvent entre employés notamment quand la valve est destinée à Btre utilisée dans des circonstances moins exigeantes. Des réalisations selon l'invention vont entre maintenant décrites à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels Les Figs. 1 et 2 sont des coupes transversales respectives de deux valves d'expiration conformes à la présente invention. Comme on le voit dans la Fig. 1, une valve d'expiration 10 comprend une plaque captive 11 de valve, plaque qui ferme un orifice ou débouché expiratoire de sortie 13 formé dans une embase en plastique 28 de la valve; cette embase plastique 28 incorporant un siège de valve 29. Un piston 14 porte un ressort 12 et ferme un cylindre 16 formant une chambre 17 dans un moulage d'extrémité en plastique 25, chambre dans laquelle une pression peut être appliquée par l'intermédiaire d'un tube de compensation 27 s'étendant radialement. Un ressort 18 pousse le piston 14 vers la plaque de valve 11. Dans cet exemple, l'orifice de sortie 13, la plaque de valve 11, le piston 14 et le cylindre 16 ont une symétrie généralement circulaire. La plaque de valve 11 est contrainte et maintenue en place par deux ensembles de piliers; il y a trois piliers 15 faisant partie de la base 28 et trois piliers 19 faisant partie du piston 14. Ces derniers piliers 19 transmettent la force de fermeture de la valve résultant de l'action combinée du ressort 18 et de la pression de compensation appliquée à la chambre 17. Le piston 14 comprend une extrémité ou fond de piston en plastique 20 à partir de laquelle s'étendent les piliers 19, une armature ou double fond de piston en plastique 21, trois pattes recourbées 22 et un anneau de piston en graphite 23. Le fond de piston 20 est rendu adhérent à l'armature de piston 21 grace à l'anneau de piston 23 qui est maintenu en place entre les pattes recourbées 22 et une dépression annulaire 24 ménagée dans le fond du piston 20. La chambre 17 est définie par le moulage en plastique 25 et par la chemise cylindrique en verre 26. La valve d'expiration 10 est particulièrement utilisable dans les masques faciaux, tels que ceux qui sont l'objet du brevet britannique NO 1553437. Sous n'importe laquelle condition opératoire l'utilisateur peut expirer en exhalant sa respiration contre la légère force de fermeture créée par le ressort 18 ce qui entraRne le soulèvement de la plaque 11 et ltouverture de l'orifice 13. Des variantes peuvent être apportées à l'exemple décrit sans se départir du domaine de l'invention. Par exemple au lieu d'une construction en trois parties (fond 20, armature 21 et anneau 23) pour le piston 14 un piston unitaire en une seule pièce peut etre usiné dans le graphite. En outre la plaque de valve 11 n'a pas besoin d'être maintenue captive par les piliers 15 s'étendant à partir du moulage d'extrémité 25 ex térieurement au ressort 12 et à la plaque 11, jusqu89 la base 28. Il peut étre désirable de prévoir une barrière flexible entre la chambre 17 et l'environnement extérieur afin d'exclure les contaminants, particulièrement la poussière et la buée. La Fig. 2 montre une valve incorporant une telle disposition. Les composants de la Fig. 2 qui correspondent à ceux de la Fig. 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence. Le piston 20 comprend un piston élémentaire principal en forme de coupe 31, à la périphérie duquel l'anneau en graphite 23 du piston est fixé de façon que la chambre de pression 17 ne fasse pas varier l'anneau, et une extension tubulaire de piston 32 disposée autour du bossage central 35 du piston élémentaire principal 31. Ce dernier a une partie formant épaulement 36 contre lequel s'appuient le rebord interne 37 et les pattes de fixation 38 de l'expansion tubulaire de piston 32. Un chemin de frite d'air est prévu gracie aux intervalles entre les pattes 38 entre elles, entre le rebord 37 et l'épaulement 36 et entre l'arête du rebord 37 et le bossage 35, de façon telle qu'il n'y a pas création de pression à l'intérieur de la barrière flexible.Sur le bord avant de l'extension tubulaire de piston 32, il y a trois courts piliers 19 qui s'appuient sur la face arrière de la plaque de valve 11. Le ressort 18 agit entre la paroi arrière de la chambre 17 et la base du bossage 35, le ressort 12 agit entre le rebord 37 et la plaque de valve 11. Dans cette réalisation, les piliers 15 sont prévus sur un moulage de piliers séparé 30 pourvu d'éléments dentés ou de clips 39 servant de fermoirs qui coopèrent avec la pièce de sortie 13 et le moulage d'extrémité 25 pour maintenir bloqué l'assemblage de valve. Pour exclure la buée de condensation et les autres contaminants un anneau d'extension en caoutchouc 33 s'étend entre la paroi de la chambre 17 et la paroi extérieure de l'extension tubulaire de piston 32. L'anneau 33 comprend un flanc annulaire extérieur 40 s'étendant vers l'arrière qui s'adapte à l'extérieur de la chemise cylindrique en verre 16 du moulage d'extrémité 25 et est retenu par un épaulement ou flanc annulaire 41 du moulage de piliers 30, un rebord annulaire intérieur 42 qui repose contre la surface externe de r l'extension tubulaire de piston 32 près du bord avant de ce dernier et est retenu dans une rainure de ladite extension et une portion intermédiaire 43 très flexible, fine et en forme de soufflet. Cet anneau 33 forme une barrière entre les conditions externes ambiantes et les surfaces de glissement du piston et du cylindre. Cependant une petite fuite d'air est possible entre l'anneau du piston et la paroi du cylindre et par le chemin de fuite déjà décrit entre le bossage du piston et l'extension du piston, ce qui procure une lubrification par air entre l'anneau du piston et la paroi du cylindre. Comme mentionné supra l'utilisation d'un arrangement piston-cylindre au lieu d'un diaphragme comme paroi mobile de la chambre de compensation de pression a l'avantage que la paroi mobile ne peut devenir ni biaise ni décentrée, ce qui améliore non seulement la position de la paroi mobile mais aussi celle de la plaque de valve. La valve est néanmoins de fabrication facile. La chemise cylindrique peut hêtre découpée dans un tube étiré à haute précision. L'anneau en graphite du piston est facilement fabriqué par moulage ou par usinage. Le restant de la valve, excepté les ressorts et l'anneau en caoutchouc d'exclusion des contaminants consiste en composants plastiques de moulage facile et l'usage de composants moulés séparés aide à réaliser le moulage concentrique de la valve. -REVENDICATIONS- 1 - Valve d'expiration comprenant une plaque captive de valve (11) sollicitée dans une position fermée dans laquelle la plaque ferme un orifice d'expiration(l3)de lavalve, une paroi mobile portant les moyens d'action sur la plaque de valve et fermant un cylindre formant une chambre à laquelle une pression peut être appliquée et des moyens d'action agissant sur la paroi mobile vers la plaque de valve caractérisée en ce que la paroi mobile est un piston (14). 2 - Valve d'expiration conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que la surface portante du piston (23) est en graphite et que la surface portante du cylindre (26) est en verre. 3 - Valve d'expiration conforme à l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la plaque de valve (11) est sollicitée en position fermée par un ressort (12). 4 - Valve d'expiration conforme à l'une quelconque des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les moyens agissant sur la paroi mobile sont un ressort (18). 5 - Valve d'expiration conforme à l'une quelconque des. revendications 1, 2, 3 ou 4, caractérisée en ce qu'elle comporte une barrière contre les contaminations située entre les conditions extérieures ambiantes et le cylindre, ladite barrière étant adaptée pour permettre une fuite d'air de la chambre cylindrique (17) vers la sortie d'expiration(l3)en by-passant le piston (20).