Brevet FR2501511A1 — publié le 19820917

La présente invention concerne un appareil de pro- tection respiratoire fonctionnant en circuit fermé, qui comporte une réserve d'oxygène dans une bouteille pour gaz comprimé et une cartouche d'absorption de C02, ainsi qu'une alimentation en air respiratoire commiandée au moy- en d'un système de régulation électrique par l'intermé- diaire d'une valve électromagnétique. Les appareils de protection respiratoire fonction- nant en circuit fermé avec une com ande électrique permet- tent de maintenir la proportion d'oxygène dans l'air res- piratoire circulant en circuit fermé à la valeur norm le désirée de 21% environ, quelle que soit la pression am- biante, par exemple lorsque l'appareil est utilisé en plon- gée. Mais il faut aussi que l'utilisateur de l'appareil soit assuré de pouvoir continuer à travailler sans domage ou tout au moins de pouvoir regagner sa base de départ en cas de défaillance de la commande électrique. Dans un appareil à dos connu, fonctionnant en cir- cuit fermé, la pression partielle de-l'oxygène dans ce circuit est maintenue à la valeur désirée par des moyens de régulation électroniques. Dans une première forme d'exécution, le circuit com- porte un raccord respiratoire avec embout buccal, ainsi que des clapets pour les deux sacs respiratoires, un sur le côté inspiration et l'autre sur le côté expiration, qui sont reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'une cartouche d'absorption de C02. L'alimentation en oxygène nécessaire s'effectue à partir d'une bouteille de gaz com- primé par un montage parallèle d'un étrangleur réglable au moyen d'un volant et d'une valve électromagnétique fer- mée en position.de repos, sur le côté entrée de la cartou- che d'absorption. Un détecteur électro-chimique d'oxygène est monté sur le côté sortie de la cartouche et, par l'in- termédiaire des moyens de régulation électroniques et de la valve électromagnétique associée, il maintient la pres- sion partielle de l'oxygène dans le circuit fermé à une valeur de consigne réglable. L'étrangleur réglable est ré- glé de façon à fournir à l'utilisateur la quantité d'oxy- gène minimale dont il a besoin pour survivre. Puis la quan- tité nécessaire à la consommation normale arrive en complé- ment par la valve électromagnétique. Dans une seconde forme d'exécution, le complément de consommation a lieu par l'intermédiaire du montage en série d'un étrangleur fixe et d'une valve électromagnéti- que ouverte au repos et actionnée par les moyens de régu- lation, dans le sac respiratoire situé sur le côté inspi- ration. En cas de perturbation, par-exemple de défaillance de la valve électromagnétique,-lorsque le signal du détec- teur tombe au-dessous d'une valeur limite, un signal d'a- vertissement optique et/ou acoustique est envoyé. La valve électromagnétique est alors contournée en actionnant à la main des moyens de permutation et l'oxygène parvient con- tinuellement à travers l'étrangleur fixe Dans la première forme d'exécution, l'inconvénient consiste en ce que l'alimentation de secours, qui est cer- tes maintenue, ne suffit pas pour une consommation norma- le, telle qu'elle peut être nécessaire aussi pour le re- tour. Lorsque l'utilisateur ne surveille pas en permanence l'appareil indicateur et ne détecte donc pas immédiatement une panne, il peut quand même se produire dans le circuit un appauvrissement dangereux en oxygène du gaz respiratoi- re. Dans la seconde forme d'exécution, il faut actionner à la main les moyens de permutation en cas de défaillance, ce qui présuppose que le signal optique ou acoustique de l'appareil avertisseur a été détecté à temps et que l'uti- lisateur est encore capable d'agir (brevet US N032 52 458). Dans un appareil connu fonctionnant en circuit fer- mé, notamment pour les travaux sous l'eau, le gaz respira- toire, dont l'écoulement est commandé par des robinets à une seule voie, sort d'une chambre de mélange et parvient à l'utilisateur à travers un embout buccal qui peut être aussi placé dans un masque; de là, il retourne à la cham- bre de mélange en traversant un sac respiratoire et un ab- sorbeur de C02. Une soupape de sécurité, montée sur le sac 250151 1 respiratoire, permet à un excès éventuel de pression de s' échapper dans le milieu ambiant. Une bouteille remplie d' un mélange de gaz inerte et d'oxygène est raccordée au cir- cuit par l'intermédiaire d'un régulateur de pression et d' une soupape d'équilibrage de pression, ainsi que par une soupape à poussoir montée en parallèle. Le circuit peut donc être alimenté automatiquement ou à la main. Une se- conde bouteille, remplie d'oxygène, est reliée à la cham- bre de mélange par un régulateur de pression et une soupape à poussoir. Parallèlement à cette soupape sont montées l'u- ne à la suite de l'autre une valve d'arrêt à commande élec- tromagnétique et une autre valve électromagnétique, qui sont actionnées par un circuit électrique. Ce circuit est relié à deux détecteurs disposés dans la chambre de mélan- ge, dont l'un détecte la pression totale, tandis que l'au- tre détecte la pression partielle de l'oxygène. La partie commande du pircuit électrique affiche les valeurs mesurées sur un appareil indicateur/terminal porté en bracelet. Elle régule en outre, en actionnant la valve électromagnétique, l'arrivée d'oxygène de telle façon qu'une pression partiel- le constante ou un pourcentage donné d'oxygène est mainte- nu(è) dans le circuit fermé. Si la pression partielle d' oxygène dépasse une valeur limite au-delà de laquelle la santé de l'utilisateur est mise en danger, la partie com- mande du circuit électrique ferme la valve électromagnéti- que jusqu'à ce que la proportion d'oxygène retombe et elle signale le dépassement en allumant une lampe-témoin. En outre, des lampesplacéesà l'intérieur du masque indi- quent si la proportion d'oxygène est dans les limites de la plage désirée, si elle est en dessous de la limite in- férieure ou au-dessus de la limite supérieure, respective- ment. Pour augmenter la sécurité, il est. prévu une autre partie commande, identique à la première, qui intervient en cas de défaillance de celle-ci. Comme moyen de surveil- lance supplémentaire, il est prévu dans la chambre de mé- lange un troisième détecteur, qui fonctionne sans apport extérieur d'énergie et, sans raccordement au circuit élec- 2501S11 trique, mesure la pression partielle d'oxygène-et l'affi- che sur un instrument de mesure indépendant. En cas de dé- faillance, l'utilisateur peut lancer à la main l'alimenta- tion de secours en oxygène ou en mélange gaz inerte et oxygène en actionnant les deux soupapes à poussoir. L'inconvénient est que, malgré cette dépense éle- vée en appareils et en moyens électroniques, l'utilisateur est obligé, pour-déceler une défaillance, de surveiller 1' émission de signaux et autres indications et, en suivant ceux-ci, de maintenir une alimentation de secours par des commandes manuelles répétées, qui l'empêchent d'accomplir sa tâche ou d'effectuer son retour (demande de brevet alle- mand DE-OS 26 08 546). L'invention a donc pour objet de réaliser un appa- reil de protection respiratoire fonctionnant en circuit fermé et commandé électriquement, dans lequel, après une défaillance de la commande électrique, il y a passage au- tomatique à une alimentation en air respiratoire commandée mécaniquement. A cet effet, dans l'appareil selon l'invention, lorsque le système de régulation électrique est défaillant et la valve électromagnétique donc fermée, un système de permutation ouvre, par suite de la baisse de pression dans la chambre de pression intermédiaire, au moyen d'un vérin, dont le piston est alors déplacé par un ressort de compres- sion, et d'un levier qui s'articule sur la tige de ce pis- ton, une soupape montée entre la chambre de haute pres- sion et une chambre de pression d'amont, qui communique a- vec le sac respiratoire par l'intermédiaire d'un détendeur et d'un orifice de dosage. Lorsque le système électrique et donc la commande de l'arrivée de la quantité suivante du gaz respiratoire tombent en panne, un système de permutation assure méca- niquement le passage de l'alimentation en gaz à un autre parcours, sous l'effet de la baisse de pression résultant de la fermeture de la valve électromagnétique et de l'é- coulement de l'oxygène à travers un étrangleur jusque dans 250151 1 le sac respiratoire. La détente d'un ressort mécanique ou- vre une soupape vers une conduite de dérivation qui mène à un détendeur approprié et, de là, au sac respiratoire. De ce fait, la quantité d'oxygène destinée à remplacer celle qui vient d'être consommée est amenée presque directement de la bouteille. La solution apportée par l'invention est mécaniquement simple et les moyens qu'elle utilise peuvent sans aucun doute trouver place dans un appareil à dos. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cet appareil: Fig. 1 est un schéma de principe de l'appareil de protection respiratoire selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe représentant le système de permutation de mode d'alimentation. L'appareil de protection respiratoire 1 selon l'in- vention fonctionne en circuit fermé. Dans le sens d'écoule- ment du gaz respiratoire, ce circuit comporte dans sa par- tie inspiration un sac respiratoire 2, un clapet d'inspira- tion 3, un tuyau souple 4 et un raccord 5 pour l'utilisa- teur. L'air expiré par celui-ci retourne au sac respiratoi- re 2 en passant par un tuyau souple 6, un clapet d'expira- tion J et une cartouche d'absorption 8, dans laquelle le gaz carbonique est fixé. L'oxygène consommé est remplacé à partir d'une réserve. Il est prévu à cet effet une bouteil- le 9 munie d'un robinet d'arrêt 10, auquel est raccordée u- ne chambre de haute pression 11, qui est reliée au sac res- piratoire 2 par l'intermédiaire d'une valve électromagnéti- que 13 et d'une chambre de pression intermédiaire 14 munie d'un étrangleur de retenue 15. Un manomètre 12, raccordé à la chambre de haute pression 11, permet une surveillance de l'évolution de la pression à la sortie de la bouteille. La valve électromagnétique 13 fait partie d'un cir- cuit de régulation électrique 16 et est commandée par ce dernier par l'intermédiaire d'un détecteur d'oxygène 17 logé dans le sac respiratoire 2. L'étrangleur 15 est dimen- sionné de façon que pour une consommation minimale de 1,2 litre d'oxygène par minute, nécessaire à la survie de l'u- tilisateur, il s'établisse dans la chambre de pression in- termédiaire 14 une pression d'environ 0,5 bar. La figure 2 montre en détail le système de permuta- tion qui fait passer l'appareil de la commande électrique à la commande mécanique. La chambre de haute pression Il est, comme il a été dit plus haut, reliée à la chambre de pression intermédiaire 14 par la valve électromagnétique 13. Un vérin 19 est disposé dans cette chambre 14. L'es- pace intérieur du cylindre de ce vérin est divisé par un piston 21 sollicité par un ressort de compression 20 en deux chambres: une chambre supérieure 22 et une chambre inférieure 23. La chambre supérieure 22 communique par un orifice 24 avec la chambre de pression intermédiaire 14, tandis que la chambre inférieure 23, o se trouve le res- sort, communique avec l'atmosphère par un orifice d'équi- librage 25. La tige de piston 26 s'étend à travers un sys- tème d'étanchéité jusque dans une chambre de pression d' amont 27, o se trouve un levier 28, qui s'articule sur elle et actionne une soupape 29 montée entre la chambre d' amont 27 et la chambre de haute pression 11. Par suite de la pression qui, lorsque la valve é- lectromagnétique 13 est ouverte, règne dans la chambre de pression intermédiaire 14 et, à travers l'orifice 24, se propage jusque dans la chambre supérieure 22, le piston 21 est repoussé vers son point mort bas contre la force du ressort 20 et la soupape 29 est maintenue fermée. Lors- qu'il se produit une défaillance dans le système de régu- lation électrique.16, la valve électromagnétique 13 n'est plus commandée; la communication entre la chambre de haute pression Il et la chambre de pression intermédiaire 14 res- te interrompue. L'oxygène continue de s'écouler hors de la chambre 14 à travers l'étrengleur 15, de sorte que la pres- sion diminue dans la dite chambre. Lorsque cette pression est tombée audessous d'une valeur minimale, le ressort peut repousser le piston 21 vers son point mort supé- rieur et, par l'intermédiaire du levier 28, ouvrir la sou- pape 29. L'oxygène s'écoule alors sans interruption de 1' alimentation pour l'utilisateur jusque dans le sac respira- toire 2 en passant par la chambre d'amont 27, un détendeur 30, une chambre d'aval 31 et un orifice de dosage 32. La chambre d'aval 31 est reliée, de façon connue en soi, par une conduite 34 à une soupape pulmo- automatique 35. Un indicateur 33, branché sur la chambre d'amont 27, signale l'augmentation de pression dans cette dernière, augmenta- tion qui signifie que la permutation entre l'alimentation électrique et l'alimentation mécanique a eu lieu. - REVENDICATION - Appareil de protection respiratoire fonctionnant en circuit fermé, qui comporte une réserve d'oxygène dans une bouteille pour gaz comprimé et une cartouche d'absorption de C02, ainsi qu'une alimentation en air respiratoire com- mandée au moyen d'un système de régulation électrique par l'intermédiaire d'une valve électromagnétique, caractérisé en ce que lorsque le système de régulation électrique (16) est défaillant et la valve électromagnétique (13) donc fer- mée, un système de permutation ouvre, par suite de la bais- se de pression dans une chambre de pression intermédiaire (14) et au moyen d'un vérin (19), dont le piston (21) est alors déplacé par un ressort de compression (20), et d'un levier (28), qui s'articule sur la tige de ce piston, une soupape (29) montée entre la chambre de haute pression (11) et une chambre de pression d'amont (27), qui communique a- vec le sac respiratoire (2) par l'intermédiaire d'un dé- tendeur (30) et d'un orifice de dosage (32).