Brevet FR2812205A1 — publié le 20020201

DISPOSITIF POUR LA VENTILATION D'UN VETEMENT DE PROTECTION OU ANALOGUE La présente invention concerne les dispositifs permettant de réaliser une ventilation des Equipements de Protection Individuelle (EPI), le plus souvent mais non exclusivement des vêtements de protection portés par les personnes devant se déplacer dans une atmosphère présumée contaminée, comme par exemple mais non exclusivement, dans une centrale nucléaire. On sait que les personnes aptes à intervenir dans des sites contaminés peuvent être amenées à être soumises à des agents extérieurs agressifs, par exemple des atmosphères asphyxiantes, des radiations dangereuses, etc. Pour se protéger, ces personnes portent des vêtement spéciaux qui, sans être nécessairement du type scaphandre, sont relativement étanches et ventilés au moyen d'un gaz propre, par exemple de l'air pur ou analogue. Le débit de cette ventilation est normalisé et doit être respecté pour la sécurité des personnes portant de tels vêtements. Pour obtenir cette ventilation, l'intérieur des vêtements est alimenté à partir d'une source de gaz sous pression qui est connectée au vêtement par un passage étanche formé par une perte de charge, comme un diaphragme, calculée pour donner, en sortie, le débit souhaité. Or, on constate que, pour différentes raisons qu'il n'est pas nécessaire d'expliciter ici, les personnes portant des Equipements de Protection Individuels ventilés ne sont pas toujours en mesure d'alimenter ces EPI avec un gaz de ventilation à la pression définie pour obtenir le 2s débit normalisé. Dans ces conditions, il est évident que ces personnes encourent le risque de ne pas avoir la protection optimale voulue. Aussi, la présente invention a-t-elle pour but de réaliser un dispositif permettant de réaliser une ventilation d'un vêtement de protection ou analogue pour une personne apte à se déplacer dans une atmosphère présumée contaminée, par exemple mais non exclusivement, dans une centrale nucléaire, qui permette de palier les inconvénients mentionnés ci-dessus des dispositifs de ventilation antérieurs, et d'obtenir, dans certaines limites, le débit de gaz réglementaire pour apporter à cette personne la protection nécessaire. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif permettant de réaliser une ventilation d'un vêtement de protection porté par une personne apte à se déplacer 2 2812205 dans une atmosphère présumée contaminée, caractérisé par le fait qu'il comporte: - un corps, - une chambre amont réalisée dans ledit corps, ladite chambre amont comportant une entrée d'alimentation en un fluide sous pression, - une chambre aval réalisée dans ledit corps, ladite chambre aval comportant une sortie de fluide, - un conduit reliant ladite chambre amont à ladite chambre aval, l'extrémité dudit conduit débouchant dans ladite chambre aval étant configurée en siège d'obturation, - un clapet, o - des moyens pour monter ledit clapet en déplacement dans ladite chambre aval de façon qu'il soit apte à prendre toutes positions intermédiaires entre deux première et seconde positions, la seconde position étant celle dans laquelle ledit clapet est le plus éloigné du siège, chacune des positions intermédiaires du clapet entre ces deux positions déterminant une section de passage du fluide, la valeur de cette section ayant des valeurs croissantes lorsque le clapet passe de sa première à sa seconde position, et - des moyens pour exercer une force élastique sur ledit clapet pour tendre à le maintenir dans sa seconde position. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif, dans lesquels: La figure 1 représente le schéma de principe d'un dispositif selon l'invention permettant de réaliser une ventilation d'un vêtement de protection, notamment dans le domaine nucléaire, et La figure 2 représente, vu en coupe longitudinale et en partie écorché, un mode de 2s réalisation du dispositif selon l'invention qui est conforme au schéma de principe selon la figure 1, la représentation selon cette figure 2 étant, par référence à l'indexation des deux planches de dessins, une rotation senestrorsum de la représentation schématique selon la figure 1. Il est tout d'abord précisé que, sur ces deux figures annexées à la présente description, les mêmes références désignent les mêmes éléments, quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l'une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à l'autre figure. 3 2812205 Il est aussi précisé que, lorsque, selon la définition de l'invention, l'objet de l'invention comporte "au moins un" élément ayant une fonction donnée, le mode de réalisation décrit peut comporter plusieurs de ces éléments. De même, si le mode de réalisation de l'objet selon l'invention tel qu'illustré comporte plusieurs éléments de fonction identique et si, dans la description, il n'est pas spécifié que l'objet selon cette invention doit obligatoirement comporter un nombre particulier de ces éléments, l'objet de l'invention pourra être défini comme comportant "au moins un" de ces éléments. Ceci ayant été précisé, le dispositif D selon l'invention représenté sur les figures 1 et 2, permet de réaliser une ventilation d'un vêtement de protection V porté par une personne apte à se déplacer dans une atmosphère présumée contaminée, comme celle par exemple définie au préambule de la présente description, la figure 1 représentant un schéma de principe d'un tel dispositif, la figure 2 en représentant un mode de réalisation industriel basé sur le schéma de principe selon la figure 1. Il est bien précisé que, par "vêtement de protection V", on entend, au sens de la présente description, tout Equipement de Protection Individuel (EPI) qui doit être ventilé pour la sécurité de la personne qui le porte. Le dispositif D comporte un corps 1, par exemple en métal, matière plastique ou analogue, qui peut être en une ou plusieurs pièces, une chambre amont 4 réalisée dans le corps 1 et comportant une entrée d'alimentation 5 en un fluide sous pression, par exemple de l'air pur ou tout autre fluide adapté, apte à être connectée à une source de ce fluide sous une pression d'une valeur donnée, et une chambre aval 2 réalisée dans le corps 1, cette chambre aval 2 comportant une sortie de fluide 3. La source de fluide sous pression n'a pas été représentée sur les figures, dans l'unique souci de simplifier les dessins. Un conduit 6, lui aussi réalisé dans le corps 1, relie la chambre amont 4 à la chambre aval 2. L'extrémité 7 de ce conduit 6 qui débouche dans la chambre aval 2 est conçue en siège d'obturation 8 apte à coopérer comme il sera décrit ci-après avec un clapet 9 pour obtenir une certaine modulation du passage du fluide entre le siège 8 et le clapet 9. Le dispositif comporte en outre des moyens 10 pour monter le clapet 9 en déplacement dans la chambre aval 2 de façon qu'il soit apte à prendre toutes positions intermédiaires entre deux positions extrêmes, une première position référencée I et une seconde position référencée II. La première position I est celle dans laquelle le clapet 9 est le plus proche du siège 8 pour obturer partiellement le conduit 6, la seconde position II est celle dans laquelle le clapet 4 2812205 9 est le plus éloigné du siège 8. Chacune des positions intermédiaires du clapet 9 détermine une section de passage du fluide, de la chambre amont 4 vers la chambre aval 2 via le conduit 6, la valeur de cette section ayant des valeurs croissantes lorsque le clapet 9 passe de sa première position I à sa s seconde position II. Le dispositif comporte en outre des moyens 11 pour exercer une force élastique sur le clapet 9 pour tendre à le maintenir constamment dans sa seconde position II. Dans une réalisation avantageuse, le dispositif D comporte en outre une perte de charge calibrée 32 montée en coopération avec la chambre aval 2. Cette perte de charge 32 a été représentée schématiquement sur la sortie 3 de la chambre aval 2, mais il est bien entendu qu'elle peut être de toute forme et placée à différents endroits en sortie de cette chambre aval. C'est ainsi qu'elle peut être constituée, comme illustré, par un diaphragme ou analogue dont la section est déterminée en fonction de différents paramètres qui sont du domaine de l'homme du métier et qui ne seront pas définis ici dans l'unique souci de simplifier la présente description. Cette perte de charge 32 peut aussi être constituée par l'intérieur du vêtement lui-même s'il constitue, lorsqu'il est ventilé, une perte de charge équivalente à celle qui est nécessaire pour obtenir un fonctionnement du dispositif comme il sera explicité ci-après. Dans une réalisation plus particulièrement illustrée sur la figure 2, avantageuse dans le cadre d'une réalisation industrielle, la chambre amont 4 comporte une partie cylindrique en creux 15 pour former un logement de réception par exemple d'une chemise 16. La chemise 16 est montée dans ce logement par emboîtement coulissant ou analogue de façon étanche et comporte au moins un orifice de passage de fluide 12 permettant l'écoulement du fluide entre la chambre amont 4 et la chambre aval 2 en passant par le conduit 6 et entre le siège 8 et le clapet 9, comme représenté par les flèches 33 sur la figure 1. La chemise 16 délimite alors, dans la chambre amont 4, une chambre auxiliaire aval 13 dans laquelle débouche le conduit 6 et une chambre auxiliaire amont 14 qui communique avec la chambre auxiliaire aval 13 par l'orifice 12, la chambre auxiliaire amont 14 étant de forme annulaire entourant la chambre auxiliaire aval 13. Dans un mode de réalisation préférentiel, les moyens 10 pour monter le clapet 9 en déplacement dans la chambre aval 2 comportent un piston 17 monté coulissant de façon étanche dans la chemise 16, au moyen par exemple de joints 31, et des moyens 18 pour fixer le piston 17 avec le clapet 9. Ces derniers moyens 18 sont par exemple constitués par une entretoise reliant le 2812205 piston 17 et le clapet 9 et par le fait que, comme illustré sur la figure 2, le piston, l'entretoise et le clapet sont réalisés d'une seule pièce. Dans une réalisation préférentielle, comme illustré sur cette figure 2, pour obtenir un fonctionnement optimal du dispositif, la section du piston 17 est sensiblement égale à la section intérieure de la chemise 16 qui est elle-même déterminée pour être sensiblement égale à la section intérieure du siège 8. De ce fait, le piston 17, l'entretoise 18 et le clapet 9 définissent, avec la chemise 16, la chambre auxiliaire aval 13 définie ci-avant. De cette façon, la pression de fluide qui peut régner dans la chambre auxiliaire aval 13 n'a pas d'influence notable sur la position du piston 17 par rapport à la chemise 16, cette position n'étant essentiellement fonction que des forces exercées par la pression du fluide sur la face 30 du clapet 9 et par les moyens 11 exerçant une force élastique, comme il sera explicité ci-après. De façon préférentielle, les moyens 11 pour exercer une force élastique sur le clapet 9 pour tendre à le maintenir et/ou toujours le ramener dans sa seconde position II, sont avantageusement constitués par un ressort 19 ou analogue qui est monté en appui d'une part contre le piston 17 et d'autre part contre le corps 1. La raideur du ressort 19 est déterminée en fonction essentiellement de l'aire de la face du clapet 9 qui est soumise à la pression du fluide pouvant régner dans la chambre aval 2 et de la valeur de cette pression, pour obtenir le résultat décrit ci-après dans la partie de la présente description relative au fonctionnement du dispositif. De façon avantageuse, le dispositif comporte en outre des moyens pour définir la première position I du clapet 9 de façon qu'il existe toujours un passage de fluide entre le clapet 9 et le siège 8. Ces moyens peuvent être constitués de différentes façons. Cependant, ils sont avantageusement constitués par le fait que, lorsque le ressort 19 est complètement comprimé, c'est-à-dire, dans le cas d'un ressort hélicoïdal, lorsque ses spires sont complètement jointives, le clapet 9 ne vient pas totalement obturer le siège 8. De façon préférentielle, pour la sécurité des personnes utilisant un tel dispositif, ce dernier comporte aussi des moyens 20 pour déterminer, avantageusement de façon visible, les deux positions I et II du clapet 9. Dans une réalisation avantageuse, ces moyens 20 pour déterminer les deux positions I et II du clapet 9 sont constitués par une tige 21 solidaire du piston 17, cette tige étant montée en coopération avec le piston de façon, d'une part qu'elle se translate avec lui et d'autre part qu'elle émerge du corps 1 par une percée 22 réalisée dans la paroi du corps, la partie 23 de la 6 2812205 tige 21 émergeant du corps comportant un index 24 d'une section supérieure à celle de la percée pour pouvoir buter contre le bord de cette percée. Dans un mode de réalisation avantageux comme celui illustré sur la figure 2, dans un souci de sécurité, le dispositif comporte en outre des moyens pour empêcher le clapet 9 s d'obturer la sortie 3 de la chambre aval 2 dans le cas o il viendrait accidentellement à s'éloigner du siège 8 en dépassant sa seconde position II, soit par exemple en se dissociant des moyens 10 pour le monter en déplacement dans la chambre aval 2, soit à la suite de la rupture de l'index 24. Ces moyens peuvent par exemple être constitués par des picots bordant la sortie 3 et agencés de façon à s'interposer entre le clapet 9 et cette sortie, pour aménager des espaces entre ces picots et le clapet et ainsi maintenir un écoulement de fluide entre la chambre aval 2 et sa sortie 3. De plus, pour pouvoir être utilisé notamment avec un vêtement de protection V, le dispositif comporte avantageusement au moins une bride annulaire 25 entourant de façon étanche le corps 1. Cette bride est agencée pour coopérer avec des moyens de pincement 26 pour prendre en sandwich le bord 27 d'un orifice 28 réalisé dans une paroi donnée qui peut être, dans le cas d'utilisation mentionné ici, le vêtement de protection V lui-même, de façon à former un passage étanche entre l'extérieur Ex et l'intérieur In du vêtement. Mais il est bien évident que ce dispositif peut être disposé en tout autre endroit, par exemple sur une ceinture portée par la personne revêtue du vêtement à ventiler. Dans ce cas, la bride 25 et les moyens de pincement 26 sont montés en coopération avec la ceinture, la sortie 3 de la chambre aval 2 étant reliée de façon étanche, via un conduit, à l'orifice 28 réalisé dans le vêtement V à ventiler. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante: Préalablement à l'introduction d'un fluide sous pression dans la chambre amont 4 par son entrée 5, la pression qui règne généralement dans les deux chambres amont et aval est la pression atmosphérique. Sous l'action du ressort 19 tel que défini ci-avant, le clapet 9 se trouve alors dans sa seconde position II, c'est-à-dire dans la position o la section de passage du fluide entre le clapet 9 et le siège 8 est maximale. Cette position est définie par l'index 24 venu en butée contre le bord de la percée 22. Partant de cette configuration d'origine du dispositif, lorsque l'on veut ventiler, par exemple l'intérieur In d'un vêtement V, on raccorde le dispositif de façon que l'entrée 5 de la chambre amont 4 soit reliée à une source de fluide sous pression et que la sortie 3 de la chambre aval 2 soit reliée à l'intérieur In du vêtement V, soit directement comme illustré sur les figures 1 et 2, soit au moyen d'un conduit ou analogue. 7 2812205 Lorsque le dispositif D est alimenté en fluide sous pression, cette pression s'applique dans la chambre amont 4, c'est-à-dire dans les chambres auxiliaires 13 et 14 car le ou les orifices 12 ne créent pas de perte de charge notable. Comme le clapet 9 se trouve initialement dans sa position II, le fluide s'écoule entre le siège 8 et le clapet 9 pour s'évacuer à l'intérieur In du vêtement en passant par la perte de charge 32. La perte de charge 32 entraîne une augmentation de la pression à l'intérieur de la chambre aval 2. Cette pression qui s'applique dans la chambre aval 2 crée donc sur le clapet 9 une force pressante dont l'intensité est fonction de l'aire S de la face 30 du clapet. Sous l'action de cette force pressante, le clapet tend à se rapprocher du siège 8 en comprimant le ressort 19. En se comprimant, le ressort 19 exerce une force antagoniste qui s'oppose au déplacement du clapet. En fonction des caractéristiques du ressort, il s'établit un équilibre entre la force pressante exercée sur la fu.e 30 du clapet par le gaz sous pression contenu dans la chambre aval et la force antagoniste créée par le ressort. Le clapet se place dans une position d'équilibre intermédiaire entre ses deux positions extrêmes I et II pour donner, en fonction de la pression du fluide appliquée dans la chambre amont 4 et de la configuration du dispositif (notamment les caractéristiques du ressort 19, l'aire de la face 30 du clapet 9, les valeurs possibles de la section de passage du fluide entre le clapet 9 et le siège 8, la valeur de la perte de charge 32), un débit de fluide conforme aux nonnrmes de sécurité pour ventiler de façon correcte l'intérieur In du vêtement de protection V. Il est apparent que, si, pour quelque raison que ce soit, la pression du fluide appliquée dans la chambre amont 4 vient à baisser, la pression dans la chambre aval 2 diminue, entraînant de façon corrélative un déplacement du clapet 9 vers sa position II. De ce fait, la section de passage du fluide entre le siège 8 et le clapet 9 augmente, permettant de maintenir le débit de fluide souhaité pour la ventilation correcte du vêtement, du moins jusqu'à une valeur de seuil minimale de la pression du fluide à l'entrée 5 de la chambre amont 4. Si la pression d'alimentation devient infér:ure à cette valeur d, seuil minimale, l'index 24 vient en butée contre le bord; la percée 22, indiquant un débit de fluide insuffisant pour une ventilation correcte. Cette position de l'index 24 indique, aussi bien à la personne portant le vêtement V qu'aux personnes de son entourage chargées de la sécurité, qu'il est nécessaire d'intervenir pour détermnniner la cause de cette chute de pression. En revanche, si la pression d'alimentation augmente, la pression dans la chambre aval 2 augmente, entraînant de façon corrélative un déplacement du clapet 9 vers sa position I. De ce fait, la section de passage du fluide entre le clapet et le siège 8 diminue, permettant de maintenir le débit de fluide souhaité pour la ventilation du vêtement, du moins jusqu'à une 8 2812205 valeur de seuil maximale de la pression du fluide à l'entrée 5 de la chambre amont 4. Si la pression d'alimentation devient supérieure à cette valeur de seuil maximale, le clapet vient dans sa position I dans laquelle il est très proche du siège 8 sans l'obturer totalement, assurant de ce fait un débit de fluide vers l'intérieur In du vêtement, pour la s sécurité de la personne portant le vêtement. Cependant, l'index 24 est alors dans sa position la plus éloignée de la percée 22, indiquant ainsi un risque de débit de fluide sous pression trop important pouvant être dangereux pour la personne portant le vêtement. Cette position de l'index 24 indique, aussi bien à la personne portant le vêtement V qu'aux personnes de son entourage chargées de la O10 sécurité, qu'il est nécessaire d'intervenir pour déterminer la cause de cette surpression anormale. A la description faite ci-dessus, il apparaît immédiatement que le dispositif selon l'invention est très intéressant car, tout en présentant une structure relativement simple, il permet de sécuriser les personnes qui portent des vêtements de protection ventilés, en délivrant avec une relativement bonne certitude un débit de fluide de ventilation qui est toujours conforme aux normes de sécurité dans le domaine d'utilisation de ces vêtements. 9 2812205 REVENDICATIONS 1- Dispositif (D) permettant de réaliser une ventilation d'un vêtement (V) de protection ou analogue porté par une personne apte à se déplacer dans une atmosphère présumée contaminée, caractérisé par le fait qu'il comporte: - un corps (1), - une chambre amont (4) réalisée dans ledit corps (1), ladite chambre amont comportant une entrée d'alimentation (5) en un fluide sous pression, - une chambre aval (2) réalisée dans ledit corps (1), ladite chambre aval comportant une sortie de fluide (3), - un conduit (6) reliant ladite chambre amont (4) à ladite chambre aval (2), l'extrémité (7) dudit conduit (6) débouchant dans ladite chambre aval (2) étant conçue en siège d'obturation (8), - un clapet (9), - des moyens (10) pour monter ledit clapet (9) en déplacement dans ladite chambre aval (2) de façon qu'il soit apte à prendre toutes positions intermédiaires entre deux première (I) et seconde (II) positions, la seconde position (II) étant celle dans laquelle ledit clapet (9) est le plus éloigné du siège (8), chacune des positions intermédiaires du clapet (9) entre ces deux positions déterminant une section de passage du fluide, la valeur de cette section ayant des valeurs croissantes lorsque le clapet passe de sa première à sa seconde position, et - des moyens (11) pour exercer une force élastique sur ledit clapet pour tendre à le maintenir dans sa seconde position (II). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte une perte de charge calibrée (32), ladite perte de charge calibrée étant située en sortie (3) de ladite chambre aval (2). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ladite chambre amont (4) comporte une partie cylindrique en creux (15), ledit dispositif comportant en outre une chemise (16) montée dans ladite partie cylindrique (15) et au moins un orifice (12) réalisé dans la paroi de ladite chemise (16), ladite chemise délimitant, dans ladite 2812205 chambre amont (4), une chambre auxiliaire aval (13) dans laquelle débouche le conduit (6) et une chambre auxiliaire amont (14) communiquant avec ladite chambre auxiliaire aval par ledit orifice (12), la chambre auxiliaire amont (14) étant de forme annulaire et entourant la chambre auxiliaire aval (13). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les moyens (10) pour monter le clapet (9) en déplacement dans ladite chambre aval (2) comportent un piston (17) monté coulissant de façon étanche dans ladite chemise (16), et des moyens (18) pour fixer ledit piston (17) avec ledit clapet (9). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la section du piston (17) est sensiblement égale à la section intérieure de ladite chemise (16), la section intérieure de cette chemise étant sensiblement égale à la section intérieure dudit siège. 6. Dispositif selon l'une des revendication 4 et 5, caractérisé par le fait que les moyens (11) pour exercer une force élastique sur le clapet (9) pour tendre à le maintenir dans sa seconde position (II) sont constitués par un ressort (19) monté en appui entre ledit piston (17) et ledit corps (1). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que la raideur du ressort (19) est déterminée en fonction de l'aire de la face (30) du clapet (9) qui est soumise à la pression du fluide apte à régner dans la chambre aval (2). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens (20) pour déterminer les deux première et seconde positions (I, II) du clapet (9). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que les moyens (20) pour déterminer les deux première et seconde positions (I, II) du clapet (9) sont constitués par une tige (21) solidaire du piston (17), ladite tige étant montée en coopération avec le piston de façon qu'elle émerge du corps (1) par une percée (22) réalisée dans la paroi dudit corps (1), la partie (23) de la tige (21) émergeant dudit corps comportant un index (24) d'une section supérieure à celle de ladite percée (22). i 1 2812205 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour définir la première position (I) du clapet (9) de façon qu'il existe toujours un espace de passage de fluide entre ledit clapet (9) et ledit siège (8). 11. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une bride annulaire (25) entourant de façon étanche ledit corps (1), ladite bride étant agencée pour coopérer avec des moyens de pincement (26) pour prendre en sandwich le bord (27) d'un orifice (28) réalisé dans une paroi donnée. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre des moyens pour empêcher le clapet (9) d'obturer la sortie (3) de la chambre aval (2) dans le cas o il viendrait accidentellement à s'éloigner du siège (8) en dépassant sa seconde position (II).