Brevet FR2034766A1 — publié le 19701218

i 2034766 La présente invention concerne un procédé pour alimenter toi plongeur ou scaphandrier en oxygène sous forme d'air comprimé ou d'un mélange contenant de l'hélium» Comme cela est bien connu, l'air se compose d'oxygène et d'azo-5 te dans les proportions respectives de 20yc et QQF/o ou, en exprimant différemment ces proportions, de 150 mmrttg et 610 mm,Ug, en pression normale. Un être humain utilise pour respirer-de l'oxygène seulement en proportion d'environ 5% de la quantité totale d'air et environ 10 25% de la quantité d'oxygène. Ceci correspond à la situation à la pression atmosphériqu^friormale. La pression de gaz fourni pour la respiration d'un scaphandrier doit être la même que la pression extérieure. Par exemple à une profondeur de 10 mètres sous l'eau, la pression extérieure est de 1.520 mm,jfg. La pression 15 partielle de l'oxygène contenu dans l'air fourni pour la respiration. est alors de 300 mm.Hg. Le scaphandrier utilise 30 mm.Hg de cet oxygène pour respirer. Lorsque la profondeur de plongée augmente, les besoins en oxygène de l'organisme humain restent constants et en d'autres termes, cette même pression partielle 20 d'oxygène de 50 mnuHg est toujours nécessaire indépendamment de la profondeur. On sait d'après l'expérience que la quantité optimale d'oxygène est comprise entre les limites de 152 nmuttg et de 456 mm,rig. Ceci correspond à 'dO à 60fo d'oxygène à la pression normale. Pour des plongées assez longues, la limite maximale est 25 cependant fixée à l'heure actuelle à 1.520 mm^g. Lorsqu'on tombe en-dessous de cette limite minimale, il se produit une perte de connaissance alors que, lorsqu'on dépasse la limite maximale, il en résulte un empoisonnement par l'oxygène. Lorsqu'on fournit de l'oxygène à un scaphandrier dans les conditions générales pré-30 citées, on opère à l'heure actuelle suivant deux procédés différents. Suivant le premier procédé, on utilise"un appareil à air comprimé ; cela présente cependant l'inconvénient que 95%' ou plus du contenu des chambres de pression sont mal utilisés et que le 35 déchet d'air augmente considérablement et proportionnellement à un accroissement de la profondeur de plongée. Il en résulte en pratique des appareils lourds, des pertes et une réduction du temps de plongée. Suivant le second procédé, on utilise de l'oxygène pur qui est 40 aspiré et expiré en circuit fermé entre les poumons et l'envelop- 219/70 ORIGINAL 70 06594 2 2034766 pe respiratoire tandis que le gaz carbonique est-absorbé. L'oxygène utilisé est remplacé par de l'oxygène' fourni à partir d'une bouteille. L'oxygène est effectivement utilisé presque à 100% mais le procédé présente l'inconvénient que la profondeur de 5 plongée est limitée à environ 10 mètres. Parmi les appareils connus, on connaît'une variante dite à circuit semi-fermé. à l'aide de laquelle on peut augmenter la profondeur de plongée dans une certaine mesure. Dans ce cas, on utilise à la place d'oxygène un mélange gazeux qui contient de 40 à 70% d'oxygène, le" reste étant 10 formé par un gaz protecteur comme par exemple l'hélium... L'invention a pour but de remédier aux inconvénients mentionnés plus haut et d'améliorer le procédé de fourniture d'oxygène. Ce problème est résolu suivant l'invention par le fait que la fourniture d'air comprimé est faite par doses destinées à être 15 respirées à nouveau, des enceintes de respiration étant prévues en fonction de la profondeur . Les limites de la dose d'oxygène à réaspirer sont alors réglées de préférence à 152 à 1.520 mm^Hg. Le gaz carbonique est absorbé à partir de la. dose à respirer à l'aide d'un filtre connu, par exemple un filtre à base de LiOH. 20 L'invention va être décrite de façon plus précise dans la suite. En partant du fait que 30 mm,.ttg sont consommés dans un cycle respiratoire et que la limite minimale est de 15Q mm, on obtient le tableau suivant : a - Profondeur de plongée en mètres 0 10 . 20 30 90 25 "b- Nombre de réaspirations 0 5 10 15 4-5 c - Volume d'une aspiration en li-. . très à la pression normale 1 2 3 4* 10 d - Volume total consommé à partir ■ du réservoir, en litres et sui-30 vant le procédé connu 100 200 300 400., 1.000 e - Volume total consommé à partir du réservoir, en litres et suivant le nouveau procédé 100 36 50 28 20 f - Coefficient de rendement d/e 1 5,55 10 14 50 35 g - Coefficient d'allongement du - - - temps de plongée 1 2,78 3*23 3,56 5 h - .Fréquence d'alimentation à partir de la bouteille de pression pour 100 aspirations 100 18 . 10 7 2 40 Le tableau a été établi en supposant qu'a la surface de l'eau '219/70 BAD ORIGINAL 70 06594 3 2034766 il faut un litre pour une aspiration,le volume de 100 aspirations étant de 100 litres et le temps de plongée étant de 3.•«5 minutes.Le tableau indique que l'économie d'air est très grande et en outre que le temps de plongée augmente considérablement proportionnelle-5 ment à l'augmentation de la profondeur de plongée.Ce résultat est le plus important du fait que,dans un appareil classique à air comprimé,le temps de plongée augmente lorsque la profondeur de plongée croît.Le tableau suivant donne les temps de plongée .On a indiqué ci-dessous les valeurs obtenues pour un mélange contenant 40%'d'o-10 xygène.Cependant ,il n'est pas recommandé de dépasser la profondeur de plongée de 40 mètres du fait que la pression partielle d'oxygène atteint la valeur de 155Qnmi.Hg au début d'une plia se de réaspiration, a - profondeur de plongée, en mètres 0 10 20 30 40 15 b - nombre de réaspirations 6 16 26 56 46 c - volume d'une aspiration • en litres à la pression normale 12 5 4-5 d - quantité consommée à par-20 tir du réservoir,en litres suivant le procédé connu et pour 100 aspirations 100 200 300 400 500 e - quantité consommée à partir du réservoir, en litres sui-25 vant le nouveau procédé et pour 100 aspirations 14,3 11,8 11,5 11,1 10,85 f - coefficient de rendement d/e 7 16,9 26 36 46 g - coefficient d'allongement du temps de plongée 7 8,5 8,7 9>0 9,2 30 h. - fréquence d'alimentation à partir de la bouteille de pression pour 100 aspirations 1^,3 5,89 3,84 2,78' 2,17 On a donné dans la suite les valeurs correspondant à un mélan-35 ge contenant 50?6 dloxygène.Il n'est maintenant pas recommandé de dépasser la profondeur de plongée de 30 mètres du fait eue la pression partielle d'oxygène atteint la valeur de i520.JBffl.»Hg« a - profondeur de plongée en ■ - ' . • mètres 0 10 20 30 40 b - nomtre de réaspirations 8 21 34 47 219/60 70 06594 2034766 c - Volume d'une aspiration en litres à la pression normale 1 2 d - Quantité consommée à partir 5 du réservoir, en litres et suivant le procédé connu et pour 100 aspirations 100 200 e - total consommé à partir du réservoir, en litres sui-10 " vant le nouveau procédé et pour ÎOO aspirations 11 f - coefficient de rendement d/e 9,1 g - coefficient d'allongement 15 du temps de plongée 9,1 Il - fréquence d'alimentation à partir de la bouteille de pression pour 100 aspirations 11 20 Profondeur de plongée 300 400 9,1 22 11 8,6 35 11,6 8,5 47 11,75 4,55 0 10 25 20 30 90 Temps de plongée avec 11 ancien procédé, en min. 60 30 20 15 6 2,86 2,12 Temps de plongée avec le nouveau procédé, en min, 60 166 194 214 300 Oe tableau montre, que, par comparaison à un procédé classique, on obtient des temps de plongée bien plus longs par le pro-30 cédé suivant 1 ''invention,. Bien que l'invention ait été décrite en référence à des appareils à air comprimé, il va de soi que le procédé peut être u-tilisé avec un mélange contenant de l'oxygène et un autre gaz protecteur. La proportion de gaz protecteur par rapport à l'oxy-35 gène peut différer de la proportion d1 oxygène dans l'air. L'invention peut être utilisée non seulement pour des plongeurs normaux; mais également pour des plongeurs munis de scaphandres- et également pour permettre à un scaphandrier de quitter un sous-marin. • Le -procédé suivant l'invention peut être mis en pratique à 40 219/70 70 06594 5 2034766 l'aide d'un appareillage très simple et il présente l'avantage particulier que les appareils a air comprime ae types connus peuvent être également employés lorsqu'ils sont munis de dispositifs auxiliaires appropriés. Bien que les appareils ne rentrent 5 pas en fait dans le cadre de l'invention, leurs possibilités ont été précisées dans la suite. Dans un cas simple, on utilise un appareil à air comprimé qui se compose d'une bouteille d'air comprimé, d'une soupape de régulation de pression et d'une embouchure. Il est également pré-10 vu un masque de plongée pour recouvrir le nez, des tubes reliant le masque a une enveloppe respiratoire d'une contenance de 3 à 5 litres par l'intermédiaire cL'un récipient d'absorption du gaz carbonique. L'air comprimé arrive à l'embouchure à partir de laquelle il est aspiré par l'intermédiaire de la bouche. L'expira-15 tion s'effectue par l'intermédiaire du nez, du masque, de l'enve .-loppe respiratoire et inversement. L'opération se poursuit jusqu'à ce qu'on obtienne le nombre-calculé de réaspirations, à la suite de quoi la dose est rejetée dans l'eau par l'intermédiaire de la bouche et de l'embouchure. Dans ce cas,.le plongeur compte 20 lui-même le nombre de rëaspirations, proportionnellement à la profondeur de plongée. Un appareil plus perfectionné comprend un organe de détection de pression en fonction de la profondeur de plongée, un dispositif de calcul réglé par cet organe et une soupape commandée 25 par l'organe de calcul et permettant à l'air comprimé de passer de la bouteille dans l'enceinte de réaspiration par doses et a certains intervalles, suivant le procédé âë; l 'invention. Il est évident qu'on peut utiliser un appareil électronique de commande qui est moins coûteux, qui est d'un encombrement réduit et d'une 30 utilisation sûre. L'invention est également applicable a un système dit fermé dans lequel les bouteilles de pression contiennent de l'oxygène pur. Le gaz inerte, tel que de l'herium, est placé dans une petite bouteille particulière. L'oxygène et le gaz protecteur sont 35 mélangés dans des proportions appropriées. Le gaz qui est utilisé à la fin d'une phase de réaspirations est exhalé dans un sac spécial aîla séparation des composants, peut être effectuée par filtrage ou par absorption du résidu d'oxygène- de sorte qu'il ne reste que de l'hélium qui peut être réutilisée 219/70 70 06594 6 2034766 ESYEIE)IOÀTIOITS 1. Procédé pour fournir du gaz respiratoire à un. scaphandrier, ce gaz se composant d'un mélange d'oxygène et d'un gaz inerte tel que de l'azote ou de l'hélium, et la fourniture de 5 gaz s'effectuant par doses déterminées par chaque aspiration, ce procédé étant caractérisé en ce qu'une dose destinée à une aspiration est recyclée de manière à être réaspirée plusieurs fois à l'intérieur d'un circuit fermé, et en ce que cette dose au bout d'un nombre de réaspirations déterminé en fonction de la profon- 10 deur de plongée, est rejetée dans le milieu environnant et est remplacée par une nouvelle dose de gaz respiratoire fournie lors de l'inhalation suivante. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant la réaspiration de la dose de gaz, la pression partielle 15 de l'osygène est maintenue pratiquement comprise dans la plage l 152-1520 mm,Hg. 3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant la phase de .réaspiration de la dose de gaz, du gaz carbonique est absorbé à l'aide d'un filtre approprié. 20 4. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz respiratoire fourni au scaphandrier est constitué par un mélange dans lequel la teneur en oxygène diffère de la teneur en oxygène dans l'air ordinaire. 5. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, 25 pour régler le nombre de réaspirations d'une dose de gaz, on utilise un autre paramètre que la profondeur de plongée tandis que les limites phisiologiquement tolérables de la consommation d'oxygène sont maintenues.