Brevet FR2620507A3 — publié le 19890317

FR 2620507 A3 19890317 FR 8811723 A 19880908 MANOEUVRE PAR RESSORT A LAME D'UNE SOUPAPE DE REDUCTION AU MOYEN D'UN SAC La présente invention concerne les soupapes de réduction actionnées par dépression équipées d'une manoeuvre par ressort à lame. Des soupapes de réduction actionnées par dé- pression sont surtout utilisées dans des appareils res- piratoires, o elles réduisent la pression d'entrée provenant du récipient sous pression à la pression pul- 0 monaire. En vue de la réduction, on utilise un système à un seul étage équipé d'un automatisme pulmonaire à un seul étage ou un système à deux étages. Dans ce dernier, le premier étage est habituellement disposé sur le réci- pient sous pression et le second sur le masque. La manoeuvre mécanique classique des disposi- tifs d'étranglement des soupapes de réduction est carac- térisée par des mécanismes à leviers ou à basculement. Dans le cas d'une manoeuvre à partir des pressions d'en- trée élevées dans un étage à la pression pulmonaire, on 0 utilise des rapports de réduction très importants des leviers, supports et dispositifs de suspension rigides immobilisés. Le mécanisme doit même être composé d'un ensemble de constituants fixes et mobiles encombrants. Le système n'a fondamentalement connu dans les deux dernières décennies aucun développement impor- tant du fait que le système à leviers présente des possibilités limitées de simplification, sans dégrader le rendement. En dehors de la solution mentionnée ci- après selon le brevet tchécoslovaque AG 250.347, les 0 soupapes de réduction à un seul étage connues sont par conséquent caractérisées par les inconvénients précités. Une possibilité de simplification de la struc- ture de soupape est offerte par des soupapes à deux éta- ges. On connaît un certain nombre de soupapes de réduction équipées d'un mécanisme de manoeuvre à ressort et levier, notamment par les brevets de la firme Drâger, par exem- ple par les brevets allemands DE 2.422.234, DE 3.401.383 et par les brevets français et américains analogues FR 2.565. 830 et US 4.606.339. Dans ces solutions, qui conviennent pour des soupapes à manoeuvre à deux étages, le corps de soupape est actionné par un levier, le- quel levier réagit à une dépression sur le côté de réduc- tion au moyen d'une membrane, la force de rappel étant développée par un ressort spiral. Le ressort spiral agit grâce à la force de rappel soit directement sur le levier,soit est relié à une membrane, qui est ramenée, après suppression de la pression d'ouverture,dans la po- sition initiale par le ressort. Lorsque, dans le cas de ces soupapes, aucun pré]èvement n'est effectué sur le côté de la pression réduite et qu'une surpression règne, le corps de soupa- pe est poussé sur le siège de soupape par la surpression. Lorsque, sur le côté de la pression réduite, par suite du prélèvement, une dépression apparaît, la membrane est déformée par cette dépression et la membrane se déformant exerce une pression à l'extrémité du levier de manoeuvre du corps de soupape. Le corps de soupape est ainsi poussé hors de son siège et le gaz, par exemple de l'air, circule à travers la soupape par suite de la surpression. La pression est réduite par un étranglement et également par suite de la différence de.la dépression sur le côté du prélèvement et de la force de rappel. Une réalisation analogue aux brevets précités est également décrite dans le brevet français 2.450. 615. Il s'agit d'une réalisation qui utilise ce type de soupape pour l'un des deux étages de régulation de la manoeuvre, et également pour l'étage disposé sur le masque. Toutes ces solutions classiques sont cepen- dant inutilisables pour une manoeuvre à un seul étage, car la simplification sous la forme de rapports de ré- duction faibles des levieisaltère l'action de la soupape. Le rapport de levier faible ne serait pas en mesure de maintenir le corps de soupape dans l'état ouvert dans le cas d'une pression d'entrée de 20 à 30 MPa et éven- L0 tuellement la dépression de travail n'ouvrirait pas en somme la soupape. Une autre réalisation simplifiée selon le brevet américain 4.337.766 se caractérise par des ca- ractéristiques analogues, le ressort spiral étant rem- placé par une membrane. Malgré la simplification, l'in- L5 suffisance de cette solution,en plus des inconvénients en outre décrits, réside dans le risque de la fatigue et de l'usure de la membrane, qui doit s'ensuivre iné- vitablement. L'inconvénient fondamental des soupapes d'é- O tranglement à deux étages réside dans le fait que le nombre des éléments de régulation est doublé et ainsi également la probabilité des pannes et les coûts d'entre- tien sont doublés. Sur la voie de la simplification d'une soupape à un seul étage, les soupapes de réduction à deux étages présentent ainsi une solution incompara- ble. Des conceptions connues qui sont basées sur une combinaison d'un mécanisme à levier et en règle générale d'un ressort spiral conduisent en outre à un accroisse- ment de l'épaisseur de la soupape, ce qui est désavanta- geux dans le cas d'appareils respiratoires. Par le brevet britannique 1.593.871,il est connu d'actionner une soupape de réduction par un res- sort à lame plat. Le ressort à-lame est réalisé sous la forme d'un levier élastique en acier élastique, le- quel levier est étroitement adjacent par son extrémité à une ouverture, qu'il ferme ainsi. La force de rappel du ressort à lame est favorisée dans la phase de ferme- ture de la position adjacente par un aimant, qui garan- tit l'application correcte et étroite. Eu égard au fait que pour l'application, l'action d'un aimant est néces- saire, ce type de soupape de réduction convient manifes- tement uniquement en vue de la réduction de faibles sur- pressions, car aucun aimant ne serait capable de supporter une surpression de dizaines de MPa. En outre, cette sou- pape se caractérise par son encombrement. Selon le brevet tchécoslovaque AO 250.347, est proposée une soupape de réduction avec manoeuvre par ressort à lame, manoeuvre qui se compose d'une enveloppe et d'une membrane, un ressort à lame courbé étant dis- posé dans l'enveloppe avec une ouverture de sortie, res- sort à lame courbé qui est fixé à une extrémité dans l'enveloppe et s'appuie par l'autre extrémité sur la soupape, la soupape étant adjacente à un siège entre une chambre à la pression d'entrée et une chambre à la pression réduite. Cette solution est simple et exige des encombrements minimaux. Comme tout dispositif de ce type avec la chambre de travail fermée par une membrane, cette réalisation exige cependant une fermeture soignée à la périphérie de la membrane, qui peut se comprimer complètement très difficilement. La présente invention part de la solution se- lon le brevet tchécoslovaque AO 250.347 et se pose le problème d'améliorer l'étanchéité lors de la désinfec- tion ou de l'entretien de la soupape et de réduire encore l'encombrement. Ce but est, selon l'invention, atteint par le fait qu'une soupape de réduction actionnée par dépres- sion équipée d'un ressort à lame courbé, qui s'appuie par une extrémité sur un siège de soupape entre une cham- bre à la pression d'entrée et un corps de soupape adja- cent à une chambre à la pression réduite, présente au moins un ressort à lame de manoeuvre, qui est disposé dans un sac en matériau élastique, lequel ressort à lame de manoeuvre est fixé à son autre extrémité O éloignée de l'extrémité de manoeuvre de la soupare,à un support qui est solidaire du siège de soupape, le sac étant réuni de façon étanche au gaz au siège de soupape et son espace interne étant relié à la sortie à la pression réduite. Dans cette réalisation, le ressort à lame dé- termine la pression avec laquelle il s'applique au sac oui s aplatit par dépression, et ainsi, du fait qu'il s'allonge en s'aplatissant, transmet cette pression au corps de soupape. Le corps de soupape s'écarte alors 0 du siège de soupape à l'encontre de la pression d'entrée. Le sac peut s'ouvrir facilement lors de la désinfection ou de l'entretien et à nouveau se fermer de façon étan- che facilement et simplement, sa nature permettant d'agir sur le ressort à lame d'un côté quelconque. Ainsi est créée la possibilité d'utilisation de plus d'un ressort à lame. Le sac est relié de façon étanche au gaz au siège de soupape par exemple par le fait qu'il est collé à une tubulure dans laquelle est formé le siège de sou- 0 pape. Pareillement, cette liaison peut également être obtenue d'une manière analogue ainsi qu'il est clair pour l'homme de l'art. Grâce à l'invention, l'avantage de la soupape selon le brevet tchécoslovaque AO 250.347 est encore ac- cru, selon lequel la soupape présente une forme aplatie et cette forme aplatie est accentuée par la suppression de l'enveloppe. La soupape est orientée de façon marquée en une surface, la dimension en hauteur est relativement négligeable, ce qui parait très utile dans le cas d'ap- pareils respiratoires de sauvetage autonomes. Selon une réalisation avantageuse de l'inven- tion, les ressorts à lame sont au nombre de deux et sont disposés symétriquement par rapport au support. Comme la sensibilité de la soupape est proportionnelle à la surface des ressorts à lame, elle est doublée par utili- sation de deux ressorts à lame, qui s'appuient sur un corps de soupape commun. Eventuellement il est possible de réduire de moitié la surface de la soupape pour une pression d'entrée demeurant égale. De préférence, le sac est réalisé en vue d'un entretien facilité avec une ouverture de montage formée sur un côté par repli des bords au-dessus d'une tige dans une douille élastique. La douille élastique, par exemple en acier inoxydable, coince élastiquement les deux bords enroulés autour de la tige et ferme hermétiquement le sac. Du fait qu'il est avantageux que l'absorbeur soit disposé à côté du côté longitudinal du sac et que sa sortie soit raccordée directement à une tubulure du sac, selon une autre caractéristique de l'invention, la sortie à basse pression est disposée sur le côté du sac opposée à la surface du ressort à lame. Cette sortie peut fondamentalement être disposée à un endroit qcuelconque entre l'ouverture d'entrée à haute pression et l 'extrémité en vis-à-vis du sac. L'espace du sac sert avantageusement de sac respiratoire, qui forme la chambre de réserve du milieu inspiré. Par la désignation "sortie à basse pression", on entend ainsi la sortie de prélè- vement du milieu à inspirer, alors qu'à l'expiration suivante le gaz exhalé à travers l'absorbeur parvient par cette sortie à basse pression à nouveau dans le sac. Il y est à nouveau disponible pour une autre inspiration, éventuellement avec adjonction d'autre gaz à pression réduite par la soupape selon l'invention. L'invention est expliquée en détail au cours de la description qui suit à l'aide d'exemples de réa- lisation en référence aux dessins annexes. La Figure 1 représente une coupe schématique à travers le sac de la soupape de réduction selon l'in- vention. La Figure 2 est une coupe II-II à travers le sac de la Figure 1, qui représente la fermeture de l'ou- verture de montage du sac selon l'invention. La Figure 3 est une coupe schématique à tra- vers une autre réalisation de l'invention avec deux ressorts à lame de manoeuvre disposes symétriquement. Ainsi qu'il ressort clairement de la Figure 1, le ressort à lame de manoeuvre 1 est disposé dans un sac 2 en un matériau antistatique élastique et à son extrémité 3 écartée de l'extrémité de manoeuvre 4 pour le corps de soupape 5 est fixeà un support 6. Le support 6 est solidaire d'un siège de soupape 7, le sac étant réuni hermétiquement au siège de soupape 7 et son espace interne 8 étantraccordé à la sortie 9 à pression réduite ou à basse pression. La pression d'entrée dans la canalisation 14 pousse le corps de soupape 5 sur le siège de soupape 7 et maintient la soupape fermée. Lorsque du côté de la sortie 9 à basse pression une dépression apparait dans l'espace interne 8 du sac 2, le sac 2 se comprime et la dépression est transmise au ressort à lame 1. Le res- sort à lame courbé auquel la forme courbée est conférée par une précontrainte, s'aplanit par suite de la pression du sac sur sa surface de travail et s'allonge ainsi, poussant le corps de soupape 5 hors du siège 7 à l'en- contre de la pression d'entrée. Lorsque la dépression cesse d'agir ou lorsqu'elle s'abaisse au-dessous d'une force correspondant à l'élasticité du ressort à lame,. par une combinaison de la pression d'entrée et de l'élas- ticité propre, le ressort à lame 1 est ramené dans sa forme courbée initiale et la soupape est fermée. Sur la Figure 1, la sortie 9 à basse pression est représenté en face de la canalisation 14. Dans le cas d'appareils respiratoires à oxygène avec un absorbeur, il est avantageux de disposer la sortie à basse pression sur le côté du sac 2 en face de la surface du ressort à lame. Cette réalisation est représentée en pointillé sur la Figure 1 et en tant que sortie 9'. Ainsi qu'il est visible sur la Figure 2, le sac 2 présente une ouverture de montage 10 qui est for- mée sur un côté par repli des bords 11 au-dessus d'une tige 12 dans une douille élastique 13. Après le démon- tage de la douille élastique, on peut assainir l'inté- rieur du sac. Le sac peut simplement à nouveau être fer- mé hermétiquement par repli des bords 11 au-dessus de la tige 12 et par application de la douille élastique 13. Il est avantageux d'utiliser le principe de la manoeuvre du ressort à lame par le sac en vue de la manoeuvre de deux ressorts. Selon la réalisation re- présentée sur la Figure 3, deux ressorts à lame ila, 11b avec leurs extrémités 3a, 3b sont disposés symétri- quement sur un support commun 2. Leurs extrémités de manoeuvre 4a, 4b s'appuient sur un corps de soupape commun 5. La surface de travail des ressorts à lame est ainsi doublée, la soupape s'ouvre même pour une dépres- sion plus faible dans l'espace interne 8 et travaille de façon plus sensible que dans la première réalisation de l'invention. La soupape de réduction selon l'invention convient surtout pour des appareils respiratoires de sauvetage autonomes. Elle permet une manoeuvre à un étage simple et eu égard à la disposition dans un sac d'encombrement minimal, elle peut être disposée à côté d'une bouteille d'oxygène comprimé conjointement dans un bottier, qui est fixé par une bretelle au corps de l'utilisateur. Elle convient surtout pour les plages de pression d'entrée jusqu'à 40 MPa. L'invention peut également être utilisée dans d'autres buts o il est nécessaire de réduire la pression d'entrée par une manoeuvre au moyen d'une Sdépression sur le côté du prélèvement. La sensibilité et la plage de travail de la soupape peuvent- être réglées dans de très larges limites grâce à la forme et grâce aux maté- riaux des ressorts à lame, c'est-à-dire par leurs surfa- ces, par l'amplitude de la courbure, par l'épaisseur de la bande de départ du matériau et par l'élasticité du -Liau choisi. Par exemple, le ressort à lame peut être réalisé en un duralumin trempé ou en acier inoxy- dable. Pour des utilisations particulières, le ressort à lame peut également être réalisé en une matière plas- tique feuilletée. Z620507 R E V E N D I C A T I ON S 1. Soupape de réduction actionnée par dépression équipée d'un ressort à lame courbé, qui s'appuie par une extrémité au corps de soupape adjacent à un siège de soupape entre un volume à pression d'entrée et un volume à pression réduite, caractérisée ence qu'au moins un ressort à lame de manoeuvre (2) est disposé dans un sac (3) en un matériau élastique, son autre extrémité (3) éloignée de l'extrémité (4) de manoeuvre du corps de soupape (5)étant fixée à un support (6) 0 qui est solidaire du siège de soupape (7), le sac (2) étant relié de façon étanche au gaz au siège de soupape (7) et son volume intérieur (8) raccordé à la sortie (9) à pression basse ou réduite. 2. Soupape de réduction selon la revendication 1, caractérisée ence que, symétriquement au support (6) sont disposés deux ressorts à lame de manoeuvre courbés (la, lb), qui s'appuient par leurs extrémités correspon- dantes (4a, 4b) sur un corps de soupape commun (5). 3. Soupape de réduction selon la revendication 1 !0 ou 2, caractérisée en ce que le sac comporte une ouverture de montage (10), qui est formée sur un côté par pliage des bords (11) au-dessus d'une tige (12) dans une douil- le élastique (13). 4. Soupape de réduction selon une des revendica- !5 tions 1 à 3, caractérisée en ce que l'ouverture de sortie (9) à pression réduite est disposée sur le côté du sac (2) vis-à-vis de la surface du ressort à lame.