Brevet FR2548911A1 — publié le 19850118

La présente invention concerne d'une façon générale un appareil respiratoire du type pouvant être porté par un aviateur, et plus particulièrement une soupape pouvant être utilisée avec un masque respiratoire ou un casque à la fois comme une soupape d'exhalation et une soupape anti-suffocation, cette soupape étant à compensation de pression. Des soupapes d'exhalation sont bien connues dans l'art antérieuro Une telle soupape est décrite dans le 10 brevet i US 3 459 2 i 16, dont la citation est incorporée ici à titre de reférence Cette forme de soupapes légèrement modifiée, est utilisée commercialesent à l'heure actuelle Elle fanct 4 onne de façon très satisfaisante comme une soupape d'exnalation Cependant, lorsqu'elle est utilisée avec un masque respiratoire, il est également nécessaire de prévoir une soupape anti-suffocation pour le cas o l'alimentation en gaz respiratoire ( habituellement de l'oxygène) tomberait en panne Différents types de soupapes anti-suffocation sont bien connus dans l'art antéri eur et elles fonctionnent généralement suivant les mêmes principes Ainsi, lorsqu'un aàateur doit inhaler et créer un vide à ldintérieur de la cavité du masque, au moins égal à une pression différentielle prédéterminée, par exemple d'environ 150 mm d'eau, la soupape s'ouvre et permet à l'aviateur de respirer de l'air ambiant Les conceptions varient et, une fois ouverte, la soupape peut rester ouverte ou bien elle peut se fermer après que la pression différentielle tombe en dessous de la valeur prédéterminée Ces conceptions fonctionnent de façon tout à fait satisfaisante dans des conditions normales Cependant si une personne portant un tel 30 masque doit pénétrer dans de l'eau jusqu'à une profondeur inférieure à 150 mm, la pression d'eau provoque l'ouverture de la soupape ( du fait qu'il n'existe pas une pression différentielle correspondant à 150 mm d'eau entre la cavité du masque et l'ambiance), en provoquant le noyage de la cavité 35 du masque avec de l'eau Cela peut évidemment causer de sérieuses difficultés, en particulier si la personne pénétrant dans l'eau est inconsciente, comme cela peut être le cas lorsqu'un pilote a été éjecté d'un avion volant au- dessus de l'eau Il est à noter que, dans la plupart des situations o un aviateur pénètre dans l'eau, le dispositif respiratoire normal est en service et il n'est pas nécessaire à l'aviateur d'ouvrir la soupape anti- suffocation Cependant, l'augmenta5 tion de la pression de l'eau s'exerçant sur la soupape provoque son ouverture, ce qui peut conduire dans certaines situations à une noyade. Dans l'art antérieur, on s'est rendu compte de la difficulté causée par des soupapes anti-suffocation classiques Ainsi le brevet US 3 362 420 décrit une soupape anti-suffocation qui, sous l'effet d'un circuit actionné par solenorde, ne s'ouvre pas quand un détecteur se trouve dans de l'eau salée Bien que la soupape de ce brevet fonctionne théoriquement d'une manière satisfaisante, il est évident qu'elle est d'une conception relativement co Oteuse et qu'elle nécessite une source de courant pour son fonctionnement correct. La présente invention a en conséquence pour but de créer une soupape antisuffocation perfectionnée qui soit relativement simple, peu coûteuse et d'un fonctionnement sur. 20 Plus spécifiquement, la présente invention a pour but de créer une soupape anti-suffocation qui soit conçue d'une manière telle qu'elle ne s'ouvre pas lorsque la pression ambiante dépasse la pression interne, excepté lorsque son ouverture est provoquée par l'utilisateur de l'appareil respiratoire 25 par amorçage d'un effort d'inspiration Plus spécifiquement, un objet de la présente invention est de combiner une soupape anti-suffocation avec une soupape d'exhalation à compensation de pression. Conformément aux objets de cette invention, 30 la nouveauté est établie par incorporation à la soupape d'exhalation à compensation de pression connue et du type décrit dans le brevet US 3 459 216,d'une structure additionnelle qui provoque l'ouverture de la soupape d'orifice d'échappement lorsqu'un effort d'inspiration dépasse une pression différen35 tielle prédéterminée. D'autres caractéristiques et avantages 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: la figure 1 est une vue en coupe d'une forme d'une soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression, la figure 2 est une vue en coupe faite dans l'ensemble suivant la ligne 2-2 de la fig 1, la figure 3 est une vue en coupe d'une forme modifiée d'une soupape combinée anti-suffocation et d 3 exhalation à compensation de pression, la figure 4 est une vue de détail à échelle agrandie d'une partie de la soupape représentée sur la fig 3, la figure 5 est une représentation schématique d'un masque respiratoire qui peut comporter la soupape selon l'invention. En considérant d'abord la figure 5, on voit 15 qu'on a représenté un masque désigné dans son ensemble par 10 et pourvu d'un tube d'entrée 12 relié à une source d'un gaz respiratoire qui est typiquement de l'oxygène Une soupape d'exhalation, désignée dans son ensemble par 14, est montée dans une position adjacente au tube d'alimentation 12 et est 20 en communication avec la cavité du masque par l'intermédiaire d'un tube à orifice 16 qui peut être relié au tube d'alimentation respiratoire 12 Bien que le tube à orifice puisse être relié au tube respiratoire 12, il est à noter que la pression régnant dans le tube respiratoire 12 est essentiellement la 25 même que celle régnant à l'intérieur de la cavité de masque. Une forme de la soupape 14 a été représentée de façon plus complète sur la figure 1 à laquelle on va maintenant se référer La soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression comprend un corps 30 désigné dans son ensemble par 20, un ensemble à diaphragme mobile désigné par 22, une plaque à orifice d'échappement 24, un moyen de liaison à mouvement à vide, dont une forme est désignée dans son ensemble par 26 sur la fig 1 et, de façon analogue, un moyen élastique, dont une forme est désignée 35 dans son ensemble par 28 sur la fig 1. Comme cela est classique dans l'art antérieur, le corps de soupape est formé de deux parties, à savoir une partie 30 adaptée pour être reliée au masque d'une façon étanche à l'air et une autre partie 32 fixée sur la première partie 30 Dans ce but il est prévu un élément annulaire 34 qui comporte des premières broches de positionnement s'étendant en direction de la première partie 30 à partir d'un c 8 té 38 de l'élément annulaire, ainsi que des secondes broches de positonnement 40 s'étendant à partir de l'autre c 8 té 42 de l'élément annulaire, les broches,36 et 40 étant adaptées pour être engagées dans des trous appropriés ménagés dans la première et la seconde partie 30, 32 et étant fixées 10 dans ceux-ci par emmanchement ou de façon analogue La partie du corps de soupape est moulée ou autrement fixée autour d'un orifice d'échappement 44 qui est pourvu d'une arête trempée 46 L'orifice d'échappement 44 est en communication avec un passage qui fait partie de la cavité de masque. L'autre partie 32 du corps de soupape a dans l'ensemble une forme de cuvette, la bordure 50 comportant une surface périphérique radialement extérieure 52 qui est adaptée pour entrer en contact avec l'autre côté 42 de l'élément annulaire 34 Un évidement annulaire 54, espacé 20 radialement vers l'intérieur de cette surface, est adapté pour recevoir un bord à bourrelet 56 d'un élément élastomère 58 qui constitue une partie de l'ensemble à diaphragme 22. C Omme on peut le voir sur la fig 1, le bord à bourrelet 56 est emprisonné solidement à l'intérieur de l'évidement annulai25 re 54 entre l'élément 34 et la bordure 50 Une partie cylindrique fermé 60 est disposée radialement vers l'intérieur de la bordure 50 et forme une chambre à compensation de pression 62 La paroi extrême 64 de la partie cylindrique fermée 60 porte plusieurs supports de ressorts 66 qui sont espacés de 30 distances radiales égales du centre de la paroi extrême 64. Chacun des supports 66 est pourvu d'une partie à épaulement 67 qui reçoit une extrémité d'un ressort de soupape 68 La paroi cylindrique de la partie cylindrique fermée 60 est pourvue d'un orifice 70 qui reçoit une extrémité d'un tube à 35 orifice ou d'un tube de compensation de pression 16, dont l'autre extrémité est reliée à la cavité de masque, soit directement soit par l'intermédiaire d'un tube d'alimentation respiratoire. 254891 1 L'ensemble à diaphragme mobile 22 comprend, en addition à l'élément élastomère 58, un élément de support de plaque à orifice d'échappement 74 et une plaque protectrice 76, une partie annul ire de le 7 mesent élastomère 58 étant intercosé e tre la rplaque protectrice 76 et une partie de iellim:t de support de plaque à orifice d'échappement 74. Une extremrité du ressort 58 s'app-aie contre la plaque protectrice 76 ccwime le montr 4 e la figucre l Lelément de support de p aque à orifice d'échappement comporte une 10 première partie 78 en formie de manchon cylúndrziaue qui s$étand en directi c l'orific$ a %échappement 44,et one seconde partie cylird i 7 uea 8 qi 57 tend en direction de la paroi ext"re 64, la 2 sconde Qar%-ie cylinlricue etant fermée par un r 8 ao;l extre % 82 pour,ue d'un trou central 84 La partie cvli riqe 80 comporte un élémeat de sécurité désigne das soln ensemble par; 5 e Q qu sera nécrit de faon plus det:i 1 lé Udans la suite. La plaque à orifice de Cahppn-mnt 24 est une piece en fiorra de disque comportant une surface 8 S adaptée 20 pour venir toucher l Par 5 te 46 du siège de soupape 44 quand la soupape 24 est en train de fermer t ri fice d'échappement, La soupape à orifice d'échappement est également pourvue de'une partie 90 en forme de manehon cylindrique qui est engagé teélesco Dîiquement dans la partie 7 S en forme de manchon cylindrique lea machons coopérants 78 et F O permettant un mouvement télescopique de la oplaula à orifice d 2 echappement 24 par rapport à l'ensemble à diaphragme 22. Un ressort 92 s'étend entre la plaque à orifice d'échappement 24 et l'élément de support de plaque à orifice d'échappement 30 74 et il pousse normalement la plaque 24 pour l'écarter de l'ensemble à diaphragme 22. L'élément de sécurité 86 comprend un clapet 94 dont une extrémité ferme normalement l'orifice 84 de la paroi extrênme 82 Le clapet 94 est pourvu d'une tige 96 qui 35 passe par un trou approprié 98 ménagé dans un élément fileté et évidé 100 o Un ressort 102 est disposé entre l'élément fileté 100 et une partie élargie 104 du clapet 94. La structure définie ci-dessus est décrite dans 2548911. une large mesure dans le brevet US 3 459 216 et elle fonctionne de la même manière que la soupape d'exhalation à compensation de pression comportant un orifice de décharge dans la chambre à compensation de pression, comme décrit dans ce brevet En fonctionnement normal, la pression régnant dans la chambre de compensation 62 est égale à ou, pendant un effort d'exhalation du porteur du masque, inférieure à la pression régnant dans le masque En conséquence, excepté quand le porteur du masque effectue une exhalation, la plaque de soupape 24 est en contact avec l'arête 46 Cependant, lorsque le porteur du masque effectue une exhalation, la plaque de soupape 24 s'écarte de l'arête 46 en provoquant une compression du ressort 92 et, à un certain degré, du ressort 68, le gaz d'exhalation passant entre l'arête 46 et la surface 88 L'élé15 ment de sécurité 86 est prévu pour des conditions de surpression Lorsqu'il existe une telle condition à l'intérieur de la cavité de masque, le clapet 94 se déplace en opposition à la poussée du ressort 102, en permettant à la surpression, qui existe également dans la chambre de compensation de pression 20 62, de se décharger dans t'atmosphè,re ambiante Lorsque cela se produit, la plaque 24 et l'ensemble à diaphragme 22 sont alors déplacés vers la paroi extrême 64, en réduisant ainsi rapidement la surpression existante dans la cavité de masque par décharge entre l'arête 46 et la surface 88 Pour des 25 détails plus complets concernant le fonctionnement de la structure précitée, on se référera au brevet US 3 459 216. Conformément aux principes de cette invention, un moyen de liaison à mouvement à vide 26 est disposé entre la plaque à orifice d'échappement 24 et l'ensemble à diaphragme 30 mobile indiqué en 22 Dans cette liaison intervenant dans le mode de réalisation de la fig 1, le moyen de liaison à mouvement à vide comprend des fentes allongées 106 qui sont ménagées dans la partie formant manchon cylindrique 90 et les têtons 108 qui passent par les trous appropriés 110 ménagés dans la partie formant manchon cylindrique 78 Pour faciliter l'assemblage, les têtons 108 font partie d'un élément élastique 112 en forme de C,dont les extrémités sont normalement poussées l'une vers l'autre. 2548911 ' Il est évident que l'ensemble à diaphragme 22 comporte une première plage de mouvement par rapport à l'orifice d'échappement 44, qui ne provoque pas un mouvement correspondant de la plaque à orifice d'échappement 24 Cepen5 dant, si l'ensemble à diaphragme 22 s'écarte de la plaque à orifice d'échappement 24 d'une distance suffisante, les totons 108 entrent en contact avec les extrémités des fentes 106 et provoquent ensuite un déplacement de la plaque à orifice d'échappement Cela peut se produire quand la source de gaz 10 respiratoire alimentant la cavité de masque tombe en panne. Dans cette situation, si le porteur du masque doit inhaler, il provoque une réduction de la pression régnant à l'intérieur de la chambre de compensation 62 en dessous-de la pression ambiante ( du fait que le tube de détection permet l'écoulement 15 de gaz depuis l'intérieur de la chambre 62 vers la cavité de masque) Il en résulte que l'ensemble à diaphragme s'écarte du siège de soupape S'il se produit un mouvement suffisant de l'ensemble à diaphragme, sous l'impullon d'une force d'inspiration suffisante, les tetons 108 entrent en contact avec les 20 extrémités des fentes 106 et provoquent ensuite un mouvement de la plaque à orifice d'échappement 24, en faisant ainsi en sorte que la surface 88 soit éloignée du bord 46 et en permettant à du gaz ambiant de s'écouler en passant sur l'arête 46 dans le passage 48 par l'intermédiaire de l'orifice 44 Pour 25 commander la force nécessaire pour amorcer une telle opération, il est prévu des moyens élastiques 28 Dans le mode de réalisation représenté sur la fig 1, les moyens élastiques comprennent un ressort 114 qui s'étend entre la surface intérieure de la paroi extrême 64 et un organe annulaire de retenue de ressort 30 116 pourvu de parties 118 dirigées vers le haut et dont la surface supérieure entre en contact avec la plaque protectrice 76 Il est prévu entre les parties 118 des intervalles qui reçoivent des chevilles 120 ayant pour fonction de limiter le mouvement de montée de l'organe de retenue de ressort 116. 35 Grâce à cette construction, l'ensemble à diaphragme 22 peut s'écarter des organes de retenue de ressort 116, 118 pendant une opération normale mais il entre en contact avec les organes de retenue de ressort pendant que se produit une force d'inspiration suffisamment grande pour créer dans la chambre 62 la pression différentielle nécessaire pour vaincre la force du ressort 114. Dans la structure représentée sur les figures 1 et 2, un toton et une fente sont utilisés pour former le moyen de liaison à mouvement à vide et un ressort hélicoïdal ou un boudin est utilisé pour former le moyen élastique. Cependant d'autres formes de construction pourraient être utilisées et les figures 3 et 4 montrent de telles autres 10 formes Du fait que les éléments sont essentiellement les mêmes sur ces deux figures, on ne décrira que les parties qui diffèrent matériellement. En considérant maintenant en détail la figure 3, on peut voir que les deux parties 30 et 32 du corps de soupape 15 20 sont maintenues l'une par rapport à l'autre au moyen d'une vis 130 et d'organes d'espacement 132 A l'intérieur de la chambre de compensation de pression 62 est disposé un élément annulaire 134 en mousse de matière élastomère, qui comporte une surface profilée 135, adaptée pour entrer en contact avec l'ensemble à diaphragme en vue de créer un taux d'élasticité adapté En outre, les parties formant manchons cylindriques 78 et 80 sont pourvues de lèvres en surplomb 138 et 140 de manière à établir la liaison à mouvement à vide appropriée. Il est évident que, bien que la structure qui vient d'être 25 décrite soit différente en ce qui concerne des détails, elle fonctionne de façon satisfaisante et d'une manière équivalente à ce qui a été décrit en référence à la figure 1. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, elle 30 est susceptible de nombreuses variations accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées sans sécarter pour cela de l'esprit de l'invention. 254891 1 REVENDICATIONS l Soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression pour un masque respiratoire du type comportant une cavité adjacente au nez et/ou à la bouche de l'utilisateur, laditie cavité de masque étant normalement alimentée en gaz respirtoire provenant d'une alimentation sous pression; 1 adite soupape comprenant un corps de soupape ( 290) pourvu d'un orifice d'échappement ( 44) et d'une chamlbu de comoensation de pression ( 6 U 2) comportant une ouveerture dans one paroi, ladite ouverture étant reliée à la cavité de masque; un ensemble à diaphragme mobile ( 22), dont la surface irnterieure forme une parci de ladite chambre de compensation de pression ( 62), et la surface extérieure de 19 ensemble à 15 diaphragme ( 22) étant exposée à des pressions ambiantes, ledit ensemble à diaphragme ( 22) étant normailement poussé vers l'extérieur de ladite chambre de compensation de pression ( 62), ers ledit orifice d'échappement ( 44); et une plaque à orifice d'échappement ( 24) supportée par et déplaçable vers et à partir dudit ensemble à diaphragme ( 22), ladite plaque à orifice d'échappement étant normalement écartée élastiquement dudit ensemble à diaphragme en direction dudit orifice d'échappement ( 44) pour recouvrir cet orifice d'échappement au cours d'une inhalation, et ladite 25 plaque à orifice d'échappement étant normalement écartée dudit orifice d'échappement ( 44) en direction dudit ensenmble à diaphragme ( 22) pendant une exhalation pour dégager ledit orifice d'échappement ( 44); ladite soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à 30 compensation de pression étant en outre caractérisée en ce qu'il est prévu: un moyen de liaison à mouvement à vide ( 26; 106, 108 138, 140) s'étendant entre ledit ensemble à diaphragme ( 22) et ladite plaque à orifice d'échappement et permettant à la 35 plaque à orifice d'échappement ( 24) de se déplacer par rapport à l'ensemble à diaphragme ( 22) dans une plage prédéterminée de mouvement, les parties étant agencées et construites de manière que, si au cours d'un effort d'inspiration l'ensemble à diaphragme ( 22) a tendance à s'écarter de la plaque à orifice d'échappement ( 24) d'une distance supérieure à ce qui est autorisé par le moyen de liaison à mouvement à vide ( 26), comme ce serait le cas si la source de gaz respiratoire ne pouvait pas fournir une quantité appropriée de gaz à la cavité de masque, l'ensemble à diaphragme ( 22) agissant par l'intermédiaire du moyen de liaison à mouvement à vide ( 26) provoque un mouvement correspondant de la plaque à orifice d'échappement ( 24) en ouvrant 10 ainsi la cavité de masque vers l'atmosphère ambiante. 2 Soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression selon la revendication 1, caractérisée en outre en ce qu'il est prévu un moyen élastique ( 28) monté à l'intérieur de ladite chambre de compensation de pression ( 62) et pouvant s'appliquer contre la surface intérieure dudit ensemble à diaphragme mobile juste avant que la plaque à orifice d'échappement ( 24) dégage l'orifice d'échappement ( 44) pendant un effort d'inhalation après une coupure de l'alimentation normale en gaz respiratoire. 3 Soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression selon la revendicatin 2, caractérisée en ce que ledit moyen élastique ( 28; 114) comprend un ressort hélicoïdal. 4 Soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit moyen élastique ( 114) comprend en outre un élément annulaire ( 116), ledit ressort hélicoïdal s'appuyant contre une première surface dudit élément annulaire ( 116) et le poussant vers ledit ensemble -à diaphragme et en ce qu'il est en outre prévu des chevilles ( 120) portées par ledit corps de soupape et contre lesquelles s'applique une seconde surface dudit élément annulaire ( 116), lesdites chevilles ( 120) limitant le mouvement de l'élément annulaire ( 116) en direction du siège de soupape de manière que, en marche normale, l'ensem35 ble à diaphragme n'entre pas en contact avec l'élément annulaire ( 116). Soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression selon la revendication 2, caractéri- là sée en ce que ledit moyen élastique comprend un élément en mousse élastomère. 6 Soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression selon la revendication 5, 5 caractérisée en ce *que ledit élément élastique en mousse est profilé de f aon à avoir un taux d'élasticité adapté. 7 Soupape combinée anti-suffocation et dtexhalation à compensation de Pression selon la revendication 1, caractérisée en outre en ce qu'il est prévu un élément de 10 décharge de sécurité (e 6) pour décharger du fluide par l'intermédiaire dudit orifice dechappement ( 44) sans tenir compte de fluctuations de la pression ambiante, ledit élément de sëcurité de décharge pouvant être ouvert par la pression fluidique lorsque ledit système d'alimentation en fluide 15 respiratoire est compensé en surpression. 8 Soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit ensemble à diaphragme mobile ( 22) comprend un manchon cylindrique ( 78) supporté par la 20 surface extérieure dudit ensemble à diaphragme ( 22) et s'étendant en direction dudit orifice d'échappement ( 44), et en ce que ladite soupape à orifice d'échappement ( 24) comprend un manchon cylindrique ( 90) concentrique au manchon cylindrique ( 78) prévu sur l'ensemble à diaphragme et s'èten25 dant en direction dudit ensemble, les parties étant dimensionnées l'une par rapport à l'autre de manière qu'elles se guident mutuellement, et en ce que ledit moyen de liaison à mouvement à vide comporte des lèvres ( 138, 140) placées en relation de surplomb sur lesdits manclhons cylindriques ( 78, 30 90) de manière que, lorsque l'ensemble à diaphragme s'ecarte de l'orifice d'échappement ( 44) d'une distance suffisante, la lèvre en surplomb placée sur le manchon ( 78) supporté par l'ensemble à diaphragme ( 22) entre en contact avec la lèvre en surplomb prévue sur le manchon ( 90) supportée par la 35 plaque à orifice d'échappement pour produire un mouvement correspondant de ladite plaque à orifice d'échappement. 9 Soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit ensemble à diaphragme mobile ( 22) comprend un manchon cylindrique ( 78) supporté par la surface extérieure dudit ensemble à diaphragme et s'étendant en direction dudit orifice d'échappement, et en ce que ladite soupape à orifice d'échappement ( 24) comprend un manchon cylindrique ( 90) concentrique au manchon cylindrique ( 78) de l'ensemble à diaphragme et s'étendant vers ledit diaphragme, 10 les parties étant dimensionnées l'une par rapport à l'autre de façon à se guider mutuellement, ledit moyen de liaison à mouvement a vide comprenant des fentes allongées ( 106) menagées dans un desdits manchons cylindriques ( 90), et des tétons ( 108) montés sur l'autre manchon cylindrique ( 78) et pénétrant dans lesdites fentes ( 106) de manière que, lorsque le diaphragme s'écarte de l'orifice d'échappement ( 44) d'une distance suffisante, les tétons ( 108) prévus sur ledit autre manchon cylindrique ( 78) entrent en contact avec l'extrémité des fentes ( 106)-ménagées dans le premier manchon cylindrique 20 ( 90) pour produire un mouvement correspondant de la plaque à orifice d'échappement ( 24). Soupape combinée anti-suffocation et d'exhalation à compensation de pression selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits t Otons sont reliés entre eux 25 par un élément élastique ( 112) en forme de C, ledit élément élastique ( 112) en forme de C poussant normalement les t Otons l'un vers l'autre.