Brevet FR2501510A1 — 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 commandée au moyen d' un système de régulation électrique par l'intermédiaire d' une valve électromagnétique. Les appareils de protection respiratoire fonction- nant en circuit fermé avec une commande électrique permet- tent de maintenir la proportion d'oxygène dans l'air res- piratoire circulant en circuit fermé à la valeur normale désirée d'environ 21%, quelle que soit la pression ambian- te, par exemple lorsque l'appareil est employé en plongée. Nais il faut aussi que l'utilisateur de l'appareil soit assuré de pouvoir continuer à travailler sans dommage 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 de 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 N'32 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 le 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 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 circuit 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(e) 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 el- le signale le dépassement en allumant une lampe-témoin. En outre, des lampes placées à 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- 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 de gaz inerte et d'oxygène en actionnant les deux soupapes à poussoir. L'inconvénient est que, malgré cette dépense élevée en appareils et en moyens électroniques, l'utilisateur est obligé, pour déceler une défaillance, de surveiller l'é- mission 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 un retour (demande de brevet alle- mand DE-OS 26 o8 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, la valve électromagnétique pro- voque automatiquement le passage à une alimentation supplé- mentaire en air respiratoire. A cet effet, dans l'appareil selon l'invention, la conduite d'alimentation en oxygène aboutit par l'intermé- diaire d'un détendeur à une valve de permutation commandée par un second détecteur d'oxygène placé dans le sac respi- ratoire et par un second système de régulation, à laquelle sont raccordées, dans un premier parcours du gaz respira- toire, la valve électromagnétique commandée par un premier détecteur d'oxygène placé dans le sac respiratoire et par un premier système de régulation et montée dans une condui- te qui aboutit au sac respiratoire, et, dans un second 3o parcours, après permutation, de façon connue, une valve pulmo-automatique, par l'intermédiaire d'une conduite mu- nie d'une dérivation comportant des moyens de dosage et qui aboutit directement au sac respiratoire. Chaque système de régulation peut être alimenté en énergie par une batterie qui lui est propre et posséder un appareil indicateur signalant qu'il est prêt à fonctionner. Le second système de régulation peut être relié au premier par un élément différentiateur monté sur une ligne de jonc- tion. Enfin, les détecteurs d'oxygène peuvent être de natu- re électro-chimique. En cas de défaillance de la commande par l'intermé- diaire de la valve électromagnétique, l'oxygène de rempla- cement de celui qui a été consoumé cesse d'arriver dans le circuit. Grâce à la permutation automatique selon l'inven- tion, l'utilisateur est alors alimenté quand même en gaz respiratoire qui lui arrive en empruntant un autre par- cours. La valve de permutation commandée électriquement par le second détecteur assure l'arrivée de l'oxygène dans le circuit par ce nouveau parcours. Celui-ci comporte des éléments qui ont fait leurs preuves, conne un ajutage de dosage de base et une valve pulmo-automatique, pour équi- librer les pointes dans la demande. Celle-ci est maintenue aussi faible que possible après la défaillance de l'alimen- tation normale. L'utilisateur est donc assuré de pouvoir non seulement retourner à sa base de départ, mais aussi ac- complir la tâche prévue. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, dont l'unique figure est un schéma de principe représentant, à titre d'exemple non limitatif, u- ne forme d'exécution de cet appareil. L'appareil de protection respiratoire 1 représenté dans la figure fonctionne en circuit fermé. Dans le sens dl écoulement du gaz respiratoire, ce circuit comprend, dans sa partie inspiration, un sac respiratoire 2, un clapet d' inspiration 2, un tuyau flexible 4 et un raccord 5 avec l'embout buccal. L'air expiré retourne au sac respiratoire 2 en passant par un tuyau flexible 6, un clapet d'expira- tion 7 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 bou- teille d'oxygène 9 munie d'un robinet d'arrêt 10. A ce ro- binet est raccordé un détendeur 11, dont la sortie est re- liée par une conduite d'alimentation en oxygène 13 à une valve de permutation 17 commandée électriquement. Un mano- mètre 12 indique la pression de l'oxygène en amont du dé- tendeur 11. Un premier parcours de l'oxygène aboutit au sac res- piratoire par l'intermédiaire d'une valve électromagnétique 18 et d'une conduite 24. La valve électromagnétique 18 fait partie d'un premier système de régulation 22 et elle est commandée par celui-ci en fonction des signaux émis par un premier détecteur d'oxygène 20 placé dans le sac respira- toire. Un second parcours pàrt de la valve dé permutation 17, emprunte une conduite 25 et, d'une part, mène au sac respiratoire 2 en passant par une dérivation 26 munie de moyens de dosage 19, et, d'autre part, aboutit à une valve pulmo-automatique 15 en passant par une conduite 14. La valve de permutation 17 est commandée par un se- cond système de régulation électrique.2 en fonction des signaux émis par un second détecteur d'oxygène 21 égale- ment placé dans le sac respiratoire. Chacun des deux systèmes de régulation 22, 23 est alimenté en énergie par sa propre batterie, respectivement 27 et 28. Des appareils indicateurs 2, 0 signalent s'ils sont prêts à fonctionner. En marche normale, l'appareil de protection respira- toire 1 et, par conséquent, l'utilisateur sont alimentés en oxygène nécessaire sur le premier parcours. La valve électromagnétique 18 réagit aux signaux du premier détec- teur d'oxygène 20 pour introduire dans le circuit une quan- tité d'oxygène correspondant à celle consommée. En cas de défaillance pendant le fonctionnement normal, la valve 18 ne peut plus remplir sa fonction et ilmanque alors de 1' oxygène dans le circuit. Il se pourrait aussi qu'un déré- glage du détecteur 20 ou une panne de la valve 18 provoque une augmentation excessive de la teneur en oxygène. Dans les deux cas, une fois que les limites fixées à la concen- tration d'oxygène sont atteintes, le second système de ré- gulation 23 réagit aux signaux du second détecteur 21 pour commuter la valve de permutation 17 sur le second parcours. Une quantité de base d'oxygène s'écoule donc alors à tra- vers les moyens de dosage 19 dans le sac respiratoire 2 et, pour égaliser les pointes de consommation, l'écoule- ment de cet oxygène est commandé par la valve pulmo-au- tomatique 15 et parvient par la conduite 14 à l'utilisa- teur de l'appareil. 250 15 10 - REVENDICATIONS - 1.- Appareil de protection respiratoire fonction- nant en circuit fermé, comportant une réserve d'oxygène dans une bouteille pour gaz comprimé et une cartouche d' absorption de C02, ainsi qu'une alimentation en air respi- ratoire commandée au moyen d'un système de régulation élec- trique par l'intermédiaire d'une valve-électromagnétique, caractérisé en ce que la conduite d'alimentation en oxygène (13) aboutit par l'intermédiaire d'un détendeur (11). à une valve de permutation (17) commandée par un second détecteur d'oxygène (21) placé dans le sac respiratoire (2) et par un second système de régulation (23), à laquelle sont raccor- dées, dans un premier parcours de l'oxygène, la valve élec- tromagnétique (18) commandée par un premier détecteur d' oxygène (20) placé aussi dans le sac respiratoire (2) et par le premier système de régulation et montée dans une conduite (24) qui aboutit au sac respiratoire, et, dans un second parcours, après permutation, de façon connue, une valve pulmo-automatique (15), par l'intermédiaire d'une conduite (14) munie d'une dérivation (26) comportant des moyens de dosage (19) et aboutissant directement au sac respiratoire. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les systèmes de régulation (22, 23) sont alimen- tés chacun en énergie par leur propre batterie (27, 28). 3.- Appareil selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que chaque système de régula- tion (22, 23) possède son propre appareil indicateur, qui signale qu'il est en état de fonctionnement. 4.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les détecteurs d'oxygène (20,21) sont de nature électro-chimique. 5.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second système de régulation (23) est relié au premier (22) par un élément différentiateur monté sur une ligne de jonction.