Brevet FR2033282A1 — publié le 19701204

i 2033282 L'invention concerne un appareil de plongée dans lequel le plongeur respire une atmosphère dans laquelle l'anhydride carbonique expulsé des poumons du plongeur tend à s'accumuler. Elle concerne plus particulièrement un mécanisme perfectionné dans le-5 quel cette atmosphère est mise en circulation à travers un agent chimique qui élimine de l'anhydride carbonique, ces mécanismes sont appelés industriellement "recycleurs". Le recycleur selon l'invention est du type autonome, c'est-à-dire porté par le plongeur. 10 Un but général de l'invention est de fournir un recy cleur perfectionné destiné au mélange gazeux respiré par les plongeurs et servant à éliminer des constituants gazeux indésirables, et le mode d'exécution décrit concerne l'élimination de l'anhydride carbonique. 15 D'autres buts, avantages et particularités de l'inven tion apparaîtront dans la description qui va suivre en regard des dessins annexés, qui est donnée à titre d'exemple non limitatif. La figure 1 est une vue schématique, avec coupe partielle, de l'appareil fixé au casque du plongeur et porté sur le 20 dos de celui-ci ; la figure 2 est une vue isométrique, avec arrachement partiel, montrant la structure interne de l'ensemble recycleur représenté schématiquement par la figure 1 ; la figure 3 est une vue en coupe verticale de la partie 25 inférieure de l'appareil de la figure 2, montrant l'aspirateur qui sert à déplacer les gaz à l'intérieur du recycleur ; la figure 4 est une vue en perspective éclatée du bloc de soupape et de ses accessoires représentés par la figure 2. La figure 1 montre un plongeur muni d'une enceinte de 30 plongée complète comprenant un costume 1 et un casque 2 fixés ensemble de façon amovible par un collier approprié 3 qui forme un joint étanche entre le casque 2 et le costume 1. Le plongeur porte sur son dos un ensemble recycleur 4, qui fait plus particulièrement l'objet de l'invention et qui peut être supporté sur son 35 dos par des bretelles 6. Une source d'air ou d'autre mélange gazeux approprié (non représentée) peut envoyer du gaz par un tuyau 5 à une soupape de retenue 7 et de là à un conduit 8 aboutissant au casque 2 et pouvant avantageusement être fixé au casque en 9. Ce mélange gazeux peut être canalisé à l'intérieur du cas-40 que 2 par un conduit 11 aboutissant à une soupape de commande 70 03569 2 2033282 manuelle 12. Si le plongeur désire recevoir un courant de gaz venant directement de la source, il ouvre la soupape manuelle 12 et de 1'air arrive par la soupape de retenue 7 aux conduits 8 et 11 et à lrintérieur du casque par la soupape 12. 5 Le casque peut.aussi être muni d'une soupape d'échappe ment 13 qui laisse fuir automatiquement du gaz vers l'extérieur du scaphandre,c'est-à-dire dans l'eau ou dans.un autre fluide dans lequel le plongeur travaille. La soupape d'échappement 13 est normalement prévue pour maintenir à l'intérieur du costume 10 et du casque une pression excédant d'une quantité choisie, par exemple 0,035 kg/cm , la pression environnante. Les plongeurs travaillant à grande profondeur sont actuellement alimentés en un mélange d'oxygène et d'autres gaz rares et . parfois coûteux dont le plus courant est l'hélium. Afin d'écono-15 miser l'hélium et de l'empêcher de s'échapper dans le milieu ambiant par la soupape d'échappement 13, on recycle le gaz contenu dans le casque 2 pour éliminer l'anhydride carbonique expulsé par les poumons du plongeur. Les dispositifs effectuant ce recyclage pourraient être placés à l'intérieur du casque, mais il en 20 résulterait un casque exceptionnellement grand et encombrant ; en conséquence, il est plus désirable de prévoir un dispositif extérieur pour épurer l'air ou le gaz contenu dans le casque afin d'éliminer l'anhydride carbonique. A cet effet, le casque est muni d'un orifice 14 de sortie vers le recycleur et d'un orifice d'en-25 trée 16 des gaz venant du recycleur. Aux deux orifices 14 et 16 sont reliés des tuyaux flexibles 17 aboutissant respectivement a des boîtes 18 et 19,toutes deux remplies d'une matière absorbant l'anhydride carbonique 21. Les deux boîtes 18 et 19 sont reliées à leurs extrémités inférieures par un conduit transversal 30 22 qui est muni d'une cloison 23 portant un venturi 24. Du gaz sous pression est injecté par une petite buse 26 prévue à l'extrémité d'un tuyau incurvé 27 qui est lui-même relié, par l'intermédiaire d'une soupape régulatrice à pression constante 28 et d'une soupape de commande manuelle 29,- à la source de gaz 35 fourni au plongeur. Ce gaz arrive de la soupape de retenue 7 par un conduit de dérivation 31 branché sur le tuyau 8. Le dispositif de la figure 1 peut fonctionner de deux façons, t le plongeur peut utiliser une alimentation directe par le cottctuiit et las soupape manuelle 12» ou bien peut utiliser du' gaz 40 antenë à la buse 26 faisant partie d'une trompe . Quand le 70 03569 3 2033282 plongeur désire utiliser directement le tuyau d'amenée de gaz 8, 11 ferme la soupape manuelle 29 menant au recycleur 4 et il ouvre la soupape manuelle 12 prévue sur le casque. Le mélange gazeux arrive alors directement au casque et le surplus de gaz est 5 évacué par la soupape d'échappement 13. Quand on désire économiser une partie de l'hélium ou autre gaz présent dans le mélange gazeux fourni au plongeur, on ferme le tuyau d'alimentation directe et on met le recycleur en action, de sorte que l'anhydride carbonique est éliminé du mélange 10 gazeux. A cet effet, on ferme manuellement la soupape de casque 12 et on ouvre la soupape manuelle 29 du recycleur. Du gaz arrive alors au conduit 27 par le conduit de dérivation 31, la soupape 29 et la soupape à pression constante 28, et sort par la buse 26 qui, avec le venturi 24, forme une trMipe efficace. En con- 15 séquence, le gaz qui entoure la buse 26 est poussé à travers le venturi 24 par aspiration et il en résulte dans la boîte 18 une succion indiquée par le sens de la flèche 20. Là. trompe engendre aussi une pression dans le fond de la boîte 19, ce qui cause un écoulement ascendant de gaz comme l'indique la flèche 32. 20 Le gaz amené a la buse 26 de la trempe est le mélange désiré d'oxygène et de l'autre gaz et il peut être à une pression Q relativement élevée, par exemple supérieure de 7 à 12 kg/cm à la pression ambiante. La treape peut recycler l'air dans le casque jusqu'à 20 fois par minute, ce qui amène une épuration très 25 -efficace de sorte que la teneur en anhydride carbonique résiduel - est seulement de 0,5 %, même quand le plongeur travaille durement. Les figures 2, 3 et 4 illustrent les détails de construction d'un mode d'exécution actuellement préférentiel d'ensem-30 ble commercial. On remarquera d'abord, sur la figure 2, que les boîtes 18 et 19 sont reliées par le conduit cylindrique 22 prévu dans le bas, mais qu'il existe aussi une traverse supérieure 32 munie d'une tige 33 autour de laquelle peuvent s'enrouler les bretelles 6 indiquées sur la figure 1. Le sommet des boîtes 18 et 35 19 est pourvu d'un chapeau supérieur fileté 34 sur lequel fait saillie un raccord 36 auquel un raccord de tuyau 37 est relié par un écrou annulaire 38. Les tuyaux flexibles 17 sont reliés aux raccords 37 de toute manière appropriée, par exemple par des colliers 39. 40 Pour retirer le chapeau supérieur 34, on commence par dé 70 03569 4 2033282 visser l'écrou annulaire 38 et séparer le tuyau des boîtes 18 et 19 et ensuite on dévisse manuellement les chapeaux 34. On rend ainsi accessible une cartouche 41 dans laquelle est contenue la matière 21 qui absorbe l'anhydride carbonique. Les cartouches 41 5 sont prévues particulièrement selon l'invention et actuellement, on préfère les faire entièrement en matière plastique. Une matière plastique tubulaire peut former les parois latérales et une matière plastique spécialement moulée peut former le sommet 42 et le fond 43. Le fond 43 peut être collé en place et la paroi 10 supérieure 42 peut être filetée et vissée dans la paroi latérale tubulaire. Le fond 43 et le sommet 42 forment tous deux des tamis dont l'ouverture de mailles est plus petite que la grosseur de grains de la matière absorbant l'anhydride carbonique. Par exemple, l'absorbant actuellement utilisé est sous forme de grains 15 ayant à peu près la grosseur d'un grain de blé et les ouvertures moulées dans le sommet et le fond 42 et 43 ont environ 1,6 mm de côté. La cartouche de matière plastique est adaptée de façon serrée dans la paroi extérieure de la boîte 18, de sorte que tout l'écoulement de gaz se fait par les extrémités perforées 42 et 43. 20 Si on le désire, le sommet de la boîte peut presser la cartouche contre une butée annulaire 45 pour empêcher le gaz de by-passer la matière granulaire 21. L'utilisation de cartouches présente plusieurs avantages. En premier lieu, on les charge quand elles se trouvent hors 25 des boîtes 18 et 19 et par suite on peut les bourrer soigneusement de façon qu'elles soient complètement pleines. Ensuite, quand le plongeur travaille dans diverses positions, parfois la tête en bas, la matière absorbante 21 ne se déplace pas et, par suite,n'ouvre pas de passages d'air permettant au gaz de s'écou-30 1er librement sans être mis en contact avec l'absorbant. Un autre avantage est la facilité de retirer l'absorbant usé et de le remplacer par de l'absorbant frais, de préférence contenu dans des cartouches de rechange préalablement remplies. On obtient une nette économie de temps en utilisant des cartouches, étant donné 35 qu'antérieurement il était nécessaire de renverser tout le recycleur, de taper dessus et de le secouer pour retirer l'absorbant usé des boîtes, et que fréquemment on utilisait un lavage à l'eau. Ces opérations sont superflues lorsqu'on utilise les cartouches. Lorsque les cartouches sont faites en matière plasti-40 que, l'absorbant est isolé thermiquement des boîtes 18 et 19 qui 70 03569 5 2033282 sont de préférence faites en métal. L'eau dans laquelle les plongeurs travaillent est habituellement très froide et cela refroidit l'absorbant, diminuant ainsi son efficacité chimique. La paroi latérale en matière plastique assure un isolement thermique 5 efficace contre ce refroidissement. Les cartouches permettent de tasser soigneusement l'agent chimique d'élimination d'anhydride carbonique. Afin d'éviter la formation de canaux, il est désirable de faire vibrer.la boîte ou cartouche pendant qu'on la remplit de l'agent chimique 10 qui est habituellement sous forme granulaire. Il est difficile de faire vibrer l'ensemble d'un recycleur mais beaucoup plus facile de faire vibrer une cartouche amovible. Il est plus facile de voir quand la matière a complètement rempli le récipient qui la contient et ce tassement serré de la matière est nécessaire 15 pour éviter qu'elle ne se déplace pendant que le plongeur travaille. La construction de la trompe qui élimine le gaz chargé d'anhydride carbonique à travers l'agent chimique d'extraction est représentée plus en détail sur les figures 2 et 3. On 20 notera que les parties déjà indiquées sur la figure 1 sont désignées par les mêmes références. Le tube 22 qui relie le bas des deux boites 18 et 19 est indiqué ainsi que la cloison 23 qui y est fixée, par exemple par soudage ou brasage. Le venturi 24 bute contre une extrémité de la cloison 23 et un support de buse 25 44 est vissé sur le venturi 24 pour le maintenir en place. L'extrémité gauche du support de buse 44 tel qu'on le voit sur les figures 2 et 3 est percée pour recevoir une douille de buse 46 dans laquelle est vissée la buse 26, un écrou d'accouplement 47 assure la fixation du conduit d'entrée 27 à la buse 26. 30 Le support de buse 44 est ouvert de chaque côté de la buse 26 pour permettre au gaz venant du bas de .la boite 18 de pénétrer à l'intérieur du venturi 24. Le conduit d'entrée 27 traverse la boîte 28 de façon étanche par tous moyens appropriés, par exemple par un presse-étoupe 48 à travers lequel passe le 35 conduit 27^sur lequel appuie un écrou tubulaire 49 qui maintient un conduit 51 venant de la soupape régulatrice de pression 28. Les figures 2 et 4 montrent un bloc de soupapes 52 auquel sont reliés plusieurs conduits et soupapes. Ce bloc est de préférence fait en métal et soudé à la boîte.19 ou au tube trans-40 versai 22 ou à tous les deux. On obtient ainsi une liaison à 70 03569 6 2033282 grande résistance mécanique, de sorte que l'on peut exercer une force considérable sur le bloc de soupape 52 si cela est nécessaire. Le bloc de soupape 52 présente un alésage d'entrée 53 qui se ramifie à l'intérieur du bloc en formant le conduit de 5 recycleur 31 indiqué sur la figure 1 et le branchement d'amenée directe d'air 8a indiqué sur la figure 1 comme conduit 8. La soupape de retenue 7 est vissée dans l'alésage d'entrée 53 et un accouplement 54 y est relié de manière à maintenir convenablement le tuyau d'entrée 5. Le passage de branchement 8_a situé à 10 l'intérieur du bloc se termine par un alésage vertical 56 dans lequel est vissé un raccord 57 auquel est fixé le tuyau 8. Ainsi, un écoulement libre et ininterrompu est établi du tuyau 5, par la soupape de retenue 7, au tuyau 8 relié au sommet du bloc 52. 15 Le passage de dérivation 31 aboutit à un contre-alésage 58 dont le fond forme un siège de soupape que l'on peut fermer en vissant un obturateur approprié contre -le fond du contre-alésage 58. Le corps de soupape 29 est donc vissé dans le contre-alésage 58 et une poignée 29a qu*-on peut faire tourner à la main 20 actionne la soupape. Du fond du contre-alésage 58 part un passage diagonal 59 qui débouche dans un alésage vertical 61 fileté intérieurement de sorte que l'on peut y visser la soupape régulatrice de pression 28. Un raccord approprié 62 est vissé à la sortie de la sou- 25 pape régulatrice de pression 28 pour relier celle-ci à une extrémité du tube 51 qui amène du mélange gazeux à l'aspirateur comme indiqué précédemment. Le fonctionnement du mécanisme des figures 2, 3 et 4 est similaire a celui-de la figure 1 mais on va le décrire en se 30 référant aux mécanismes particuliers des figures 2, 3 et 4. Un mélange gazeux sous pression entre dans le tube 5 et passe par la soupape de retenue 7 pour arriver à l'intérieur du bloc de soupapes 52. Le passage de branchement 8a amène ce gaz sous pression au raccord 57 relié au tuyau 8 qui est à son tour relié directe-35 ment au casque en 9 comme le montre la figure 1. Le plongeur peut arrêter l'écoulement de gaz par ce passage 8a, et le tube 8 en fermant la soupape manuelle 12 de son casque comme on l'a expliqué en regard de la figure 1. L'autre branche 31 est commandée par la soupape manuelle 40 29* qjuaiTKi on ouvre cette soupape, du gaz s'écoule par le passage 70 03569 7 2033282 31 dans le passage 59 puis, par l'alésage vertical 61, dans la soupape régulatrice de pression 28. Son débit est amené par le raccord 62 au tuyau ou conduit 51 menant au conduit dé trompe — 27 où il sort de la buse 26 de- la trompe pour être insuf- 5 fié dans le venturi 24. Cet écoulement de gaz cause une action de pompage ou d'aspiration amenant le gaz de l'intérieur de l'extrémité inférieure de la boîte 18 à l'intérieur de l'extrémité inférieure de la boîte 19. Un capot approprié 65 est fixé de façon amovible par 10 dessus le bloc de soupapes 52 et la tuyauterie située entre les boîtes 18 et 19 pour éviter 1'accrochage de ce mécanisme pendant que le plongeur travaille. Ce capot 65 peut être fixé de toute façon désirée, par exemple à des rebords 66 des boîtes. Là trompe- provoque une aspiration à l'extrémité in-15 férieure 43 de la cartouche 41 contenant l'agent chimique d'absorption d'anhydride carbonique, aspirant ainsi de l'air à travers cet agent chimique, depuis le casque, par le tube flexible 19 comme on l'a expliqué en regard de la figure 1. La pression positive du gaz au fond de la boîte 19 a pour effet que le gaz 20 s'écoule de bas en haut à travers le fond à tamis 43 de la cartouche 41, puis revient au casque par le tube flexible 17 comme on l'a expliqué en regard de la figure 1. Quand la soupape 29 du bloc de soupape 52 et la soupape 12 du casque 2 sont toutes deux fermées, il n'arrive pas du 25 tout d'air ni de gaz au plongeur. Le plongeur peut cependant respirer pendant quelques minutes l'atmosphère contenue dans son casque et dans son costume gonflé, ce qui constitue une sécurité en cas de rupture ou d'obturation du tuyau 5 qui amène le mélange gazeux. Le plongeur peut donc empêcher l'entrée d'eau de mer 30 dans son casque et dans le costume, en fermant la soupape 29 et la soupape 12. En cas de fuite dans les tuyaux 17 reliant le casque 2 aux boîtes 18 et 19 (figure 1) de l'eau se rassemble dans la boîte et peut être injectée par là trompe à l'intérieur du cas-35 que. En pareil cas, on ferme la soupape manuelle 29 du bloc de soupapes 52, arrêtant ainsi la trompe et maintenant le liquide à l'intérieur des boîtes 18 et 19. Le plongeur ouvre ensuite la soupape manuelle 12 de sorte qu'il est relié directement au gaz entrant. L'action de certains agents chimiques d'absorption d'an-40 hydride carbonique forme aussi de l'eau et cela peut être une 70 03569 8 2033282 raison supplémentaire de fermer la soupape 29. La soupape 29 est avantageusement placée à un endroit tel que le plongeur puisse l'atteindre et l'actionner en passant la main derrière son dos. La fixation robuste du tuyau 8 au bloc de soupapes 52 5 et au casque 2 est une particularité de l'invention. Cela permet au plongeur de saisir le casque 2 dans ses mains, le recycleur 4 y restant relié, de sorte que ce recycleur 4 est en position sur son dos quand le casque est en place sur le costume. Le conduit flexible de grand diamètre 17 qui relie le recycleur au 10 casque n'est habituellement pas assez robuste pour supporter le poids du recycleur et assurer l'absence de fuite. En conséquence, le tuyau 8 joue ùn double rôle en assurant l'amenée directe de gaz au plongeur et en assurant la liaison mécanique entre le casque et le recycleur. De cette manière, le plongeur peut s'habil-15 1er ou se déshabiller complètement en lais»«nt son recycleur branché et il n'est pas nécessaire de débrancher le recycleur du casque pour que le plongeur puisse placer le basque sur sa tète ou le retirer. L'usage de recycleurs constitue une économie importante 20 dans la plongée en eau profonde puisque l'hélium est le gaz actuellement utilisé en mélange avec l'oxygène et qu'il est très coûteux. Sans recycleur, un plongeur qui travaille peut avoir besoin d'une quantité de gaz 7 fois plus grande qu'avec recycleur. La nécessité d'ajouter du gaz lorsqu'on utilise un recycleur pro-25 vient de la pratique courante consistant à laisser toujours du gaz fuir du casque. Ld trempé - espacé entre les bottes assume aussi une fonction de mélange dans le cas où il se forme des canaux dans la première boîte. Le gaz non traité se mélange dans trompe . au gaz traité ainsi qu'à du gaz frais, en raison de 30 la turbulence créée à l'extrémité de sortie de l*3rf*j« „ Cet effet est renforcé par le coude à angle droit que doit faire le gaz quittant la trômpè', . Les gens du métier comprendront que l'invention peut être utilisée avec un casque de plongée seulement, celui-ci étant 35 assujetti de façon étanche au cou ou aux épaules. Plus habituellement, on l'utilisera avec un costume étanche auquel le casque est relié par un joint étanche. Dans ce dernier cas, il est évident que le débit du recycleur pourrait être envoyé directement dans le costume en dessous du casque ou que l'aspiration pourrait se 40 faire dans le costume, à condition que le gaz circule le long de 70 03569 9 2033282 la figure du plongeur ou près de celle-ci. L'ensemble étanche formé par le costume et le casque est appelé ici scaphandre. Il va de soi que le mode de réalisation décrit n'est qu'un exemple et qu'on pourrait le modifier,, notamment par subs-5 titution d'équivalents techniques, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. 70 03569 10 2033282 REVENDICATIONS 1. Recycleur servant à éliminer des constituants indésirables de l'atmosphère respirable contenue dans un scaphandre muni de deux ouvertures de recyclage espacées, comprenant : 5 a) deux boîtes contenant une matière absorbant un gaz choisi, b) une entrée prévue sur l'une des boites et destinée à être reliée à l'une des ouvertures du scaphandre, c) une sortie prévue sur l'autre boîte et destinée à être reliée à l'autre ouverture du scaphandre, d) une liaison prévue entre les boîtes de façon 10 qu'elles soient en série et e) des agencements disposés dans la liaison pour déplacer du gaz dans un sens de façon que l'atmosphère située à l'intérieur du scaphandre puisse être aspirée à travers l'une des boîtes et que le gaz aspiré puisse être insufflé à travers l'autre boîte, de manière à éliminer des cona-15 tituants indésirables du gaz. 2. Recycleur selon la revendication 1, dans lequel les agencements servant h déplacer le gaz sont constitués par un#,. treape* . 3. Recycleur selon une quelconque des revendications 1 ou 20 2, dans lequel les boîtes contiennent une cartouche amovible de matière d'absorption de gaz et les cartouches sont adaptées hermétiquement dans les boîtes. 4. Recycleur selon la revendication 3, dans lequel la structure de cartouche est faite en matière isolante thermique- 25 ment. 5^ Dispositif comprenant, en combinaison : a) Un casque de plongée pourvu de deux ouvertures de recyclage, d'une entrée directe et d'une soupape pour commander cette entrée directe, b) un bloc de recyclage comprenant d'une part deux boîtes munies 30 chacune d'une ouverture, d'une liaison servant à les relier en série relativement aux ouvertures des boîtes, et d1 une :troupe prévue dans cette liaison pour déplacer du gaz dans un sens à travers les boites, et, d'autre part, un ensemble de soupapes relié mécaniquement aux boîtes et muni d'une entrée de gaz frais, 35 d'un branchement à écoulement libre vers le casque et d'un branchement à écoulement commandé vers lA tremp# , c) des conduits reliant chacun une ouverture de recyclage du casque à une ouverture de boîte de manière à boucler un circuit de recyclage, et un autre conduit reliant le branchement d'écoulement libre de 40 l'ensemble de soupapes à l'entrée directe du casque, et d) une ORIGINAL 70 03569 ii 2033282 liaison mécanique robuste entre le bloc et le casque, grâce à quoi le bloc de recyclage peut être soulevé mécaniquement par cette liaison robuste, de sorte que le casque peut rester relié en permanence au bloc et que l'on peut retirer rapidement le casque 5 de la tête du plongeur ou le remettre. 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la liaison mécanique robuste est constituée parle conduit qui relie au casque le branchement à écoulement libre de l'ensemble de soupapes. 10 7. Dispositif de commande utilisable pour un scaphandre muni d'une soupape d'échappement au milieu ambiant et d'une soupape manuelle d'entrée de gaz frais et pour un recycleur utili-saht une trompe comme organe de circulation d'atmosphère à travers un épurateur, comprenant s a) un corps de soupape ayant un 15 passage d'entrée à deux branches qui peut être relié au gaz frais, b) une liaison reliant une des branches à la soupape d'entrée du casque, c) une soupape manuelle servant à commander l'écoulement dans l'autre branche, d) une soupape régulatrice de pression montée en aval de cette dernière soupape manuelle et 20 maintenant, à sa sortie, une surpression prédéterminée relativement à la pression ambiante, et e) une liaison reliant cette sortie de soupape régulatrice à ■*-* trompe du recycleur, la soupape manuelle de ladite autre branche permettant d'isoler le recycleur et la soupape manuelle du casque permettant d'utili-25 ser un écoulement direct de gaz frais aboutissant au scaphandre.