ES2230223T3 - Una mascarilla con filtro. - Google Patents

Abstract

Una mascarilla con filtro, que comprende: (a) un cuerpo (1) de mascarilla destinado a aplicarse sobre la nariz y la boca de un usuario; y (b) una válvula (4) de exhalación montada en el cuerpo (1) de mascarilla, comprendiendo la válvula (4) de exhalación una aleta flexible (7), un asiento (5) de válvula, y una cubierta (6) de válvula, comprendiendo el asiento (5) de válvula una o más aberturas de entrada (8), las cuales están rodeadas por una superficie (9A/9B/9C) de obturación, comprendiendo la cubierta (6) de válvula una o más aberturas (10) de salida y estando unida al asiento (5) de válvula, teniendo la aleta flexible (7) una parte estacionaria y una parte libre y un borde periférico que incluye segmentos libre y estacionario, estando el segmento estacionario del borde periférico de la aleta asociado con la parte estacionaria de la aleta flexible con el fin de permanecer estacionario durante una exhalación, y estando el segmento libre del borde periférico de la aleta asociado con la parte libre de la aleta (7) de manera que pueda moverse durante una exhalación, caracterizada porque la aleta flexible (7) tiene una curvatura transversal que se le comunica a la aleta flexible (7) merced al montaje de la aleta (7) en la parte estacionaria, cargando el montaje de la aleta (7) en la parte estacionaria a la parte libre de la aleta hacia la superficie (9C) de obturación en condiciones neutras al tiempo que, también, permite que la parte libre de la aleta (7) sea levantada de la superficie (9C) de obturación durante una exhalación.

Description

Una mascarilla con filtro.

El presente invento se refiere a una válvula unidireccional para fluido que puede utilizarse, en particular, como válvula de exhalación para una mascarilla con filtro. Por "mascarilla con filtro" queremos decir un dispositivo destinado a colocarse sobre la nariz y la boca de un usuario y fabricado de un material de filtro, o que lo incorpora, para eliminar uno o más componentes indeseados del aire inspirado. Para mejorar la comodidad y la eficacia de tales dispositivos, es común proporcionar en la mascarilla una válvula de exhalación unidireccional que se abra debido a la diferencia de presión que se produce al exhalar el usuario, con el fin de permitir un flujo de exhalación relativamente sin obstrucciones desde la mascarilla, pero que se cierra en otras condiciones. Ejemplos de mascarillas dotadas de filtro con válvula se muestran en los documentos GB-2072516, DE-4029939, US-4414973, US-4630604, US-4838262, US-4873972, US-4934362, US-4958633, US-4974586, US-4981134 y US-5325892.

Un tipo común de válvula de exhalación comprende un diafragma circular de, por ejemplo, caucho de silicona y un asiento de válvula circular, cooperante, que rodea al orificio que deja pasar el aire exhalado por el usuario. El diafragma está sujeto en sus partes central y marginal, flexionando para separarse del asiento cuando el usuario exhala. En otro tipo conocido, el diafragma adopta la forma de una aleta flexible que está unida a una estructura de asiento cooperante en un extremo, es decir, está montada en voladizo, y que flexiona separándose del resto del asiento cuando el usuario exhala. En el diseño de una válvula de exhalación, es importante hacer máxima el área de la sección transversal del orificio abierto con el fin de permitir el libre flujo de aire exhalado a través de la válvula y, también, reducir al mínimo la presión de aire diferencial requerida para abrir la válvula (es decir, la presión a la que la válvula comienza a abrirse). Las válvulas de diafragma sujetas por el centro exigen una fuerza para abrirlas mayor que la requerida por las válvulas del tipo de aleta en voladizo de tamaño equivalente, porque su "brazo de palanca" disponible es menor. Además, la estructura de una válvula del tipo de aleta en voladizo, cuando está abierta, presenta generalmente una menor obstrucción al flujo que la válvula del tipo de diafragma circular sujeto por el centro o, dicho de otro modo, imponen una menor caída de presión para un tamaño dado del orificio. Sin embargo, un problema potencial con el que hay que enfrentarse al diseñar una válvula de aleta en voladizo, consiste en garantizar que la aleta se mantendrá cerrada cualquiera que sea la orientación de la estructura mientras no esté sometida a una diferencia de presión al exhalar. Es decir, si bien con el fin de reducir al mínimo la diferencia de presión de apertura de la válvula, es deseable emplear una aleta sumamente flexible, de grosor mínimo, una flexibilidad muy elevada de la aleta puede significar que si se invierte la válvula durante el uso (es decir, si adopta una orientación en la que el asiento se encuentra por encima de la aleta), la aleta puede descolgarse del asiento cuando el usuario no está exhalando. Evidentemente, esto no es deseable, ya que puede abrir una vía de entrada a la máscara para los contaminantes que está destinada a excluir.

El documento US-5325892, en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1, divulga una válvula de exhalación con una aleta en voladizo, en la que el asiento de válvula tiene un reborde de obturación que se curva en la dirección longitudinal de la aleta, correspondiendo la curvatura a una curva de deformación exhibida por la aleta cuando se curva por su propio peso (en ausencia de diferencia de presión). Dicho de otro modo, el diseño de esa válvula reconoce que la aleta no es capaz de mantenerse plana cuando se invierte la posición de la estructura y hace que la configuración del asiento se corresponda a la curvatura de la aleta en esa condición.

La mascarilla con filtro del presente invento se caracteriza, particularmente, por las particularidades de las reivindicaciones. De acuerdo con el presente invento, una válvula unidireccional para fluido comprende una aleta flexible y un asiento de válvula cooperante que rodea a un orificio destinado a dejar pasar un fluido; estando unida la aleta al asiento en un extremo, en voladizo, y estando destinada a flexionar separándose de otras partes del asiento cuando pasa fluido en la dirección permitida; y en la que existe una curvatura transversal en al menos dicho extremo de la aleta, con el fin de mantener a la aleta sustancialmente aplicada en su asiento en ausencia de una diferencia de presión a través de ella, en cualquier orientación de la válvula.

El efecto de la curvatura transversal de la aleta en una válvula de acuerdo con el invento es, por tanto, rigidificar la aleta lo suficiente para que soporte cualquier descuelgue del asiento cuando no hay aplicada diferencia de presión alguna, incluso en la orientación invertida de la estructura. Sin embargo, tan pronto como la aleta comienza a abrirse en virtud de una diferencia de presión apropiada, el extremo libre de la aleta flexionará rápidamente separándose del asiento y esta flexión progresará a lo largo de la aleta, hasta una posición determinada por el caudal instantáneo del fluido. Sin embargo, por lo menos el extremo de raíz de la aleta, en su posición de unión al asiento, mantendrá su curvatura transversal, lo que hará que se aplique una fuerza de recuperación a la aleta flexionada que ayudará a que la aleta vuelva a aplicarse con su asiento cuando cese el flujo de fluido permitido. El efecto rigidizante de esta curvatura transversal ha de distinguirse, por tanto, del efecto producido por la curvatura longitudinal de la aleta en el documento US-5325892.

La aleta para una válvula de acuerdo con el invento puede fabricarse de forma que presente la curvatura transversal requerida en su estado natural, por ejemplo por moldeo por inyección o por termoconformación. No obstante, en la realización preferida que se describirá en lo que sigue, la aleta fabricada es plana y se le comunica su curvatura en uso merced a la conformación de la estructura de válvula en la que se monta.

Se describirá ahora el invento de forma más particular, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los que:

la Figura 1 es una vista en perspectiva de una mascarilla con filtro que incorpora una válvula unidireccional de acuerdo con el invento, como válvula de exhalación;

la Figura 2 es una vista isométrica en despiece ordenado de los componentes de una realización preferida de la válvula de exhalación para la mascarilla de la Figura 1;

la Figura 3 es una vista isométrica que representa el interior del miembro de alojamiento superior de la Figura 2;

la Figura 4 es una sección longitudinal a través de la válvula montada con los componentes de la Figura 2, por la línea IV-IV de la Figura 5, en condición cerrada; y

la Figura 5 es una sección por la línea V-V de la Figura 4.

Haciendo referencia a la Figura 1, la mascarilla 1 ilustrada está hecha con una o más capas de material de filtro en forma de lámina flexible, cortadas a partir de una pieza elemental, dobladas y soldadas para formar una estructura a modo de receptáculo para colocarla sobre la nariz y la boca del usuario. En particular, está conformada de acuerdo con el invento descrito en el documento GB-2046102 al que se hace referencia para una descripción más completa del método de formar la mascarilla a partir de una pieza elemental plana. En uso, el borde periférico de la mascarilla forma un cierre contra la cara del usuario y se la mantiene en posición mediante bandas elásticas 2 para la cabeza y una pinza 3 de alambre deformable para la nariz, como es bien sabido en la
técnica.

En un lugar adecuado de la pared lateral de la mascarilla 1, está formada una abertura en la que está montada una válvula 4 de exhalación, cuya estructura se ilustra más claramente en las Figuras 2 a 5.

La válvula 4 ilustrada comprende dos miembros de alojamiento 5 y 6 de plástico moldeado, mutuamente acoplables, y una aleta 7 de elastómero que, en la válvula montada, está atrapada por un extremo entre los miembros de alojamiento. El miembro 5 de alojamiento superior, como se ve en la Figura 2, se ve también por su cara opuesta en la Figura 3. Tiene aberturas de entrada 8 que lo atraviesan y que, en el lado de aguas abajo, están rodeadas por un reborde de obturación 9A/9B/9C de forma generalmente trapezoidal. El miembro 6 de alojamiento inferior, como se ve en la Figura 2, tiene forma cóncava, con una serie de aberturas de salida 10 y se monta por salto elástico sobre el miembro 5 por medio de un par de patillas laterales 11 enterizas que se aplican en ranuras 12 formadas en el miembro 5. La aleta 7 es de forma generalmente trapezoidal y está dimensionada para ajustar sobre el reborde de obturación y está formada a partir de una pieza de elastómero delgada y sumamente flexible, por ejemplo caucho natural de látex de 0,5 mm de grueso con una microdureza Shore de, aproximadamente, 30.

La aleta 7 se sitúa en posición en la válvula mediante una muesca 13 en un extremo que abraza un bloque 14 del miembro 5 de alojamiento y, cuando los miembros de alojamiento se montan juntos por salto elástico, ese extremo de la aleta queda atrapado entre la parte 9A adyacente del reborde de obturación y un bloque perfilado 15 que sobresale erecto del miembro de alojamiento 6. Es decir, se monta en voladizo en la válvula. En su estado natural, si la aleta 7 es retenida horizontalmente en un extremo, tenderá a arquearse longitudinalmente por su propio peso, es decir, de manera que su extremo opuesto se descuelgue considerablemente del plano de su extremo fijo. Sin embargo, tanto el bloque 15 como la parte 9A enfrentada del reborde de obturación están curvados con el fin de comunicar a la aleta una configuración transversalmente arqueada en la válvula montada, como se ve particularmente en las Figuras 4 y 5. En la realización ilustrada, este arqueado se acentúa en la parte central de la aleta por medio de un segundo bloque perfilado 16 que sobresale erecto desde el miembro 6 de alojamiento, frente al bloque 15 y a una altura ligeramente mayor, aunque esto no es esencial en todas las realizaciones del invento. El arqueado de la aleta la rigidiza lo suficiente para evitar que se descuelgue de cualquier parte del reborde de obturación en condiciones de diferencia de presión nula, sea cual sea la orientación de la válvula. La orientación preferida de la válvula es, de hecho, con las aberturas 10 de salida dirigidas con una componente orientada hacia abajo, como se indica en la Figura 1, de forma que el aire exhalado por el usuario no empañe ningún equipo óptico asociado y, si el usuario baja su cabeza, la válvula puede orientarse de modo que la aleta 7 se encuentre completamente por debajo del miembro 5 de alojamiento.

En uso, por tanto, la aleta 7 asienta sobre el reborde de obturación para impedir la entrada de aire a la mascarilla a través de la válvula 4 mientras el usuario no está exhalando. Al comenzar la exhalación, tan pronto como se aplica una mínima diferencia de presión, para iniciar la apertura, a la aleta 7 desde el interior de la mascarilla, el extremo libre de la aleta se levantará del reborde de obturación en el sentido de la flecha X de la Figura 4, y la flexión de la aleta progresará rápidamente a lo largo de ella hacia el extremo fijo (de raíz), hasta una posición determinada por el caudal instantáneo de aire exhalado a través de las aberturas 8 y 10. Cuando cesa la exhalación, el efecto de recuperación del montaje arqueado de la aleta hará que ésta vuelva a asentarse rápidamente como un todo sobre el reborde de obturación, para reducir al mínimo el riesgo de que cualquier contaminante penetre a través de la válvula en el período comprendido entre el final de la exhalación y el comienzo de la inhalación. En particular, la aleta 7 no dependerá, para su cierre, de la subsiguiente aplicación de una diferencia de presión de inhalación.

A partir de la Figura 3 se verá que mientras la parte 9A del reborde de obturación, en el extremo de raíz de la aleta, tiene una curvatura cóncava, el resto 9B/9C del reborde tiene una superficie plana. A partir de las Figuras 3 y 4 se verá, también, que la parte 9C del reborde de obturación en el extremo libre de la aleta se levanta separándose del plano del miembro 5 más de lo que lo hace la parte 9A del extremo de raíz, y las dos partes laterales 9B se mantienen rectas pero inclinadas, como se ve en alzado. El efecto combinado de esta configuración es que la curvatura transversal de la aleta 7 disminuye hacia su extremo libre, que se encuentra plano contra la parte 9C del reborde de obturación, al tiempo que también se comunica un cierto grado de curvatura longitudinal a la sección central de la aleta (pero no a sus bordes laterales, que se encuentran planos contra las partes 9B de reborde). Se ha encontrado que esto mejora la estabilidad de la aleta en su condición cerrada al tiempo que reduce al mínimo la diferencia de presión de apertura para la realización particular ilustrada. Sin embargo, en otras realizaciones puede que no exista curvatura longitudinal de la aleta y/o puede que su curvatura transversal se extienda en toda su longitud, modificándose en este último caso la parte 9C de reborde de obturación para adoptar una forma cóncava como se indica en línea interrumpida en la Figura 3.

Claims (9)

1. Una mascarilla con filtro, que comprende:

(a) un cuerpo (1) de mascarilla destinado a aplicarse sobre la nariz y la boca de un usuario; y

(b) una válvula (4) de exhalación montada en el cuerpo (1) de mascarilla, comprendiendo la válvula (4) de exhalación una aleta flexible (7), un asiento (5) de válvula, y una cubierta (6) de válvula, comprendiendo el asiento (5) de válvula una o más aberturas de entrada (8), las cuales están rodeadas por una superficie (9A/9B/9C) de obturación, comprendiendo la cubierta (6) de válvula una o más aberturas (10) de salida y estando unida al asiento (5) de válvula, teniendo la aleta flexible (7) una parte estacionaria y una parte libre y un borde periférico que incluye segmentos libre y estacionario, estando el segmento estacionario del borde periférico de la aleta asociado con la parte estacionaria de la aleta flexible con el fin de permanecer estacionario durante una exhalación, y estando el segmento libre del borde periférico de la aleta asociado con la parte libre de la aleta (7) de manera que pueda moverse durante una exhalación, caracterizada porque la aleta flexible (7) tiene una curvatura transversal que se le comunica a la aleta flexible (7) merced al montaje de la aleta (7) en la parte estacionaria, cargando el montaje de la aleta (7) en la parte estacionaria a la parte libre de la aleta hacia la superficie (9C) de obturación en condiciones neutras al tiempo que, también, permite que la parte libre de la aleta (7) sea levantada de la superficie (9C) de obturación durante una exhalación.

2. La mascarilla con filtro de la reivindicación 1, en la que el montaje de la aleta flexible (7) hace que, al menos, parte de la porción estacionaria de la aleta flexible (7) se encuentre bajo la superficie de obturación (9A) del asiento (5) de válvula cuando se mira la válvula (4) en alzado lateral.

3. La mascarilla con filtro de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, en la que la aleta flexible (7) se monta en la válvula (4) atrapándola entre superficies respectivas del asiento (5) de válvula y la cubierta (6) de válvula.

4. La mascarilla con filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que las aberturas de salida (10) están orientadas en la cubierta (4) de válvula con relación a la flexión de la aleta (7) de tal manera que el aire exhalado por un usuario salga por la válvula (4) de exhalación con una componente dirigida hacia abajo que orienta el aire exhalado separándolo de los ojos del usuario.

5. La mascarilla con filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que la superficie de obturación (9A/9B/9C) tiene múltiples partes que incluyen una primera y una segunda partes laterales (9B) y una parte de extremo libre (9C), teniendo el segmento libre del borde periférico de la aleta una configuración plana por encima de las partes laterales primera y segunda y de la parte de extremo libre.

6. La mascarilla con filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la curvatura transversal de la aleta disminuye hacia un extremo de la parte libre de la aleta (7).

7. La mascarilla con filtro de la reivindicación 6, en la que la aleta flexible (7) se encuentra plana contra la superficie de obturación (9B, 9C) que está dispuesta bajo el extremo libre de la aleta (7).

8. La mascarilla con filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que el asiento (5) de válvula y la cubierta (6) de válvula son partes de plástico en acoplamiento mutuo.

9. La mascarilla con filtro de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que la parte estacionaria de la aleta (7) está configurada para abrazar un miembro (14) del asiento (5) de válvula.