Brevet FR2601925A1 — publié le 19880129

EQUIPEMENT RESPIRATOIRE DE PLONGEE PROFONDE. La présente invention concerne un équipement respiratoire de plongée profonde, du type comprenant, d'une part, un premier dispositif de réduction de pression qui réduit la pression fournie par une source de gaz 5 jusqu'à à peu près la pression extérieure PA régnant à la profondeur de plongée et qui fournit du gaz à un masque respiratoire, et d'autre part un second dispositif de réduction de pression qui réduit la pression de l'air rejeté du masque, depuis la valeur correspondant à peu près à la pression extérieure PA de la profondeur de plongée jusqu'à la pression d'un réservoir 10 récepteur ou de l'atmosphère. Dans le cas des appareils classiques de plongée profonde et pour les zones à densité gazeuse très élevée, par exemple dans le cas de plongée à l'héliox plus profonde que 350 m, il se produit une résistance à la respiration qui croit de façon brusque, en des points critiques, par exemple 15 aux robinets, aux raccords et aux variations de section, même dans le cas de flux gazeux ne se trouvant que très peu au-dessus de la respiration au repos. Cette résistance accrue à la respiration résulte de conditions turbulentes d'écoulement qui n'ont pas encore été suffisament étudiées. On trouve -à la base l'extrême largeur de bande, sur le plan physiologique, des 20 dérivées première et seconde de la capacité respiratoire par rapport au temps (dv, d2y),v représentant la capacité respiratoire et t le temps. dt dt2 Par suite des turbulences qui se produisent, il arrive que, momentanément, les plongeurs ne soient pas suffisament alimentés en gaz respiratoire ou 25 que l'évacuation des gaz expirés se trouve empêchée. Afin de surmonter de telles difficultés qui surviennent à de très grandes profondeurs de plongée, il est courant d'aléser les équipements habituels à de plus grandes sections de tuyauterie et de permettre ainsi un débit gazeux plus élevé. Il en résulte toutefois des structures très volumineuses et des tuyauteries 30 épaisses. Par ailleurs, même dans le cas de sections élevées d'écoulement, on revient très rapidement à une valeur limite critique à laquelle se produisent à nouveau les difficultés mentionnées. Dans le livre "Technique de la Plongée" (tome I, p. 109-111i, éditions Springer, Berlin, Heidelberg, 1969), il est décrit un appareil de 35 natation et plongée à gaz mixte dans lequel, sur le trajet du gaz respiratoire, il est prévu des poches respiratoires souples, l'une en amont et l'autre en aval du masque respiratoire. Le gaz respiratoire est envoyé à la poche d'inspiration en passant par un robinet de réduction de pression et plusieurs ajutages de réglage et il s'écoule vers le masque, puis, de 40 celui-ci, vers la poche d'expiration. A partir de cette poche, un trajet de gaz conduit jusqu'au milieu environnant, en passant par une soupape de surpression, tandis qu'un autre trajet de gaz conduit à un réservoir d'absorption de C02, afin de fixer le C02 contenu dans l'air expiré. L'oxygène résiduel contenu dans ce gaz expiré est envoyé à la poche d'inspiration. 5 Dans le cas de cet appareil connu, le gaz respiratoire s'écoule en permanence à travers le masque. Il ne s'agit pas d'un système à la demande, dans lequel l'amenée de gaz respiratoire au masque dépend du besoin en oxygène du plongeur. La poche d'inspiration joue le rôle d'une chambre de mélange permettant de mélanger du gaz respiratoire frais avec de l'oxygène prove10 nant du réservoir d'absorption de C02, tandis que la poche d'expiration, qui présente en permanence une certaine pression intérieure, sert de chambre d'entrée pour la soupape de surpression qui conduit au milieu environnant. Pendant que le plongeur ne respire pas, le système est traversé par du gaz respiratoire qui est évacué dans le milieu environnant. Un tel sys15 tème respiratoire présente l'inconvénient d'une consommation élevée de gaz respiratoire, une quantité importante de gaz étant inutilisée et s'échappant dans le milieu environnant. La poche d'expiration et la poche d'inspiration communiquent entre elles de façon à permettre-le passage des fluides, si bien qu'il y règne essentiellement la même pression, de sorte que 20 ces deux poches offrent le même état de gonflement. Cela ne facilite pas pour le plongeur l'ensemble de l'inspiration et de l'expiration, mais au contraire l'expiration se trouve rendue d'autant plus difficile que l'inspiration est facilitée. Cet équipement de plongée ne convient que pour des profondeurs allant.jusqu'à 200 m. L'invention a pour but de fournir un équipement respiratoire de plongée profonde du type indiqué au début, dans lequel on soit assuré que le plongeur a toujours à sa disposition la quantité nécessaire de gaz respiratoire et que l'expiration ne soit pas gênée. A cet effet, l'invention a pour objet un équipement du type in30 diqué, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre le premier dispositif de réduction de pression et/ou le second dispositif de réduction de pression d'une part et le masque respiratoire d'autre part, un réservoir tampon compressible soumis -à la pression extérieure (PA) et en ce qu'il est maintenu une pression différentielle entre chaque dispositif de réduction de 35 pression et le masque respiratoire. Ainsi, grâce à l'invention, du fait de la présence d'au moins un réservoir tampon élastique maintenu au niveau de la pression respiratoire, on dispose d'un volume tampon souple suffisamment grand tel que, lorsqu'il inspire et expire, le plongeur n'a pas besoin que la quantité nécessaire de 260'1925 gaz soit immédiatement renvoyée sous la forme d'une veine d'écoulement ou soit rejeté lors de l'expiration. Les volumes tampons rendent possiklesdes conditions respiratoires qui correspondent dans une large mesure à la respiration naturelle, si bien que les valeurs physiologiques de pointe sont 5 transformées en débits continus qui se maîtrisent bien sur le plan technique. L'équipement respiratoire de plongée profonde constitue un système à la demande dans lequel le gaz respiratoire n'est envoyé au masque respiratoire que lorsque le plongeur inspire et dans lequel ce gaz ne 10 s'échappe du masque que lorsque le plongeur expire. Dans les sytèmes connus à la deande, on doit, dans le cas de profondeurs importantes de plongée, utiliser dans le dispositif respiratoire automatique des robinets à section très élevée, dans la mesure o, sous une pression élevée, le nombre de Reynolds croit considérablement. Grâce à l'utilisation de réservoirs tan15 pons souples, on peut employer des robinets plus petits sans que le confort respiratoire du plongeur en souffre. L'équipement respiratoire de plongée profonde conforme à l'invention convient particulièrement pour la plongée à des profondeurs qui sont supérieures à 350 m et o le corps du plongeur est soumis à la pres20 sion du milieu environnant. Cet équipement respiratoire peut en outre être utilisé dans le système respiratoire de secours d'un caisson sous pression. Dans la technique de plongée à saturation, les plongeurs sont préparés sur le plan physiologique aux conditions de pression de plongée, en dehors de l'eau et dans un réservoir sous pression dans lequel on fait mon25 ter la pression à une valeur correspondant à la profondeur de plongée. Si l'atmosphère régnant dans un tel réservoir sous pression se trouve (involontairement) empoisonnée, il n'est pas possible de faire passer rapidement les personnes à l'air libre. Dans ce cas, on doit utiliser des appareils respiratoires de secours qui permettent à ces personnes de demeurer dans le 30 caisson sous pression et de s'alimenter, à l'aide d'un masque respiratoire, en gaz respiratoire approprié. L'invention est en outre utilisable pour des appareils respiratoires de secours existant dans des installations de plongée, par exemple des cloches d'immersion. Lorsqu'on utilise deux réservoirs tampons dont l'un est disposé 35 dans la tuyauterie d'alimentation du masque respiratoire et l'autre dans sa tuyauterie d'évacuation, on maintient dans le premier réservoir une légère surpression par rapport à la pression extérieure, tandis que l'on maintient dans le second une faible dépression par rapport à cette pression extérieure, si bien que ce second réservoir s'affaisse et offre, à disposition, 260 1925 un volume suffisant pour recevoir les gaz expirés. Afin d'éviter que les gaz respiratoires provenant du premier réservoir tampon et traversant le masque respiratoire ne soient soufflés à travers le second réservoir tampon, il est avantageusement prévu, entre le premier et le second réservoir 5 tampon, un dispositif à soupape de surpression qui ne s'ouvre que lorsque la pression régnant dans le masque est supérieure à la somme des deux pressions différentielles. Ce dispositif à soupape de surpression obture alors le trajet du gaz respiratoire à travers le masque aussi longtemps que le plongeur ne respire pas, mais l'ouvre par contre lorsqu'il inspire ou 10 expire. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé sur lequel la figure unique représente schématiquement un équipement respiratoire de plongée profonde conforme à l'inven15 tion. Un réservoir de stockage 10 contient le gaz respiratoire, par exemple de l'Héliox, qui est un mélange d'hélium et d'oxygène, sous une pression qui est supérieure à la pression correspondant h la profondeur maximale de piongée. La pression dans ce réservoir de stockage 10 s'élève 20 par exemple à 200 bars. A partir de ce réservoir 10, une tuyauterie rigide 11 conduit à un robinet de réduction de pression 12 qui réduit la pression de gaz è une pression de PA + 10 bars, PA étant la pression extérieure correspondant à la profondeur de plongée. A partir de ce robinet de réduction de pression 12, une tuyauterie rigide ou un tuyau souple 13 conduit au 25 dispositif respiratoire automatique 14 qui est porté par le plongeur. Ce dispositif 14 contient un autre robinet de réduction de pression 15 qui réduit la pression du. gaz depuis PA + 10 bars jusqu'à une pression se trouvant à quelques mbars (millibars) au-dessus de la pression extérieure PA, dans le cas présent à PA + 3 mbars. La sortie de ce robinet 15 est 30 raccordée à un premier réservoir tampon 16 qui est relié au tuyau souple d'inspiration 17 du masque respiratoire 18. Ce tuyau souple 17 comporte une soupape de surpression 27. Le tuyau souple d'expiration 19 du masque 18 est relié, en passant par une soupape de surpression 20, au second réservoir tampon 21. 35 Celui-ci est relié au régulateur d'air rejeté 23 par l'intermédiaire d'un robinet de réduction de pression 26 contenu dans le dispositif respiratoire automatique 14 et d'une tuyauterie 22, tandis qu'une tuyauterie rigide ou un tuyau souple 24 conduit de ce régulateur 23 au réservoir accumulateur 25 ou à l'atmosphère. Le masque 18 est monté en série avec le tuyau 260 1 925 souple d'inspiration 17 et le tuyau souple d'expiration 19. Les deux reservoirs tampons 16 et 21 sont des poches souples qui sont soumises à la pression extérieure PA et qui peuvent s'affaisser sous l'effet de cette pression extérieure. Chaque réservoir offre un volume d'au moins 1 litre. Le robinet de réduction de pression 15 délivre le gaz respiratoire au premier réservoir tampon 16 sous une pression qui se trouve à 3 mbars au-dessus de la pression extérieure PA de sorte qu'une faible surpression est consta-nent maintenue dans ce réservoir 16 et que celui-ci 10 peut être maintenu rempli. Le plongeur dispose ainsi constamment de suffisament oe gaz respiratoire, même pour des inspirations rapides. Le robinet de réduction de pression 26 maintient dans le second réservoir tampon 21 une pression qui se trouve légèrement au-dessous de la pression du milieu environnant, dans le cas présent à PA - 3 mbars. Ce second réservoir tam15 pon 21 est donc normalement vide et affaissé; il offre, è disposition, un volume tampon qui est nécessaire pour l'expiration. La pression, côté sortie, du robinet de réduction de pression 26 est plus faible que la pression côté entrée d'environ 3 bars. Les robinets de réduction de pression 26 et 23 permettent une décompression à deux étages des gaz expirés jusqu'à la 20 pression atmosphérique. Les robinets de réduction de pression 15 et 26 qui sont contenus dans le dispositif respiratoire automatique 14 sont des régulateurs manométriques, la pression de sortie du robinet 15 et la pression d'entrée du robinet 26 étant commandées, de la manière décrite, en fonction de la pres25 sion extérieure PA. Les soupapes de surpression 27 et 20 empêchent que, à partir du réservoir tampon 16, le gaz respiratoire ne s'écoule à travers le masque 18 directement vers le réservoir tampon 21 sans passer par le circuit respiratoire du plongeur. La pression de réponse, pour laquelle la soupape de sur30 pression 20 s'ouvre est au moins égale à la différence de pression entre la pression extérieure PA et la pression régnant b l'entrée du robinet de réduction de pression 26. La somme des pressions de réponse des soupapes de surpression 27 et 20 est au moins égale à la différence de pression qui est maintenue entre les robinets de réduction de pression 15 et 26, dans les 35 - réservoirs tampons 16 et 21, donc dans le cas présent à 6 mbars. Dans le présent exemple de réalisation, chacune des soupapes de surpression 27 et présente une pression de réponse de 3 mbars. Au lieu d'utiliser deux soupapes de surpression 27 et 20, on peut utiliser une soupape unique de surpression'20 qui présente une pres- 260 192 sion de réponse de 6 mbars et est disposée entre le masque 18 et le réservoir tarpon 21. La division du dispositif à soupape de surpression en deux soupapes de surpression 27 et 20 dont l'une est disposée, sur le trajet du gaz, en amont du masque et l'autre, sur ce trajet, en aval de ce masque, a 5 l'avantage d'interrompre automatiquement le trajet du gaz respiratoire lorsque l'utilisateur ôte le masque 18. Cela est par exemple le cas lorsque le plongeur pénètre avec l'équipement de plongée profonde dans un caisson sous pression dans lequel se trouve du gaz respiratoire sous pression. De tels caissons sous pression sont utilisés pour une décompression lente du 10 plongeur. Dans un tel caisson, le plongeur peut ôter le masque 18 sans que le gaz respiratoire ne s'échappe du réservoir de stockage 10 dans l'atmosphère du caisson sous pression. REVENDICATIONS 1 - Equipement respiratoire de plongée profonde, comprenant, d'une part, un premier dispositif de réduction de pression (12,15) qui réduit la pression fournie par une source de gaz (10) jusqu'à peu près la pres5 sion extérieure (PA) régnant à la profondeur de plongée et qui fournit du gaz à un masque respiratoire (18), et d'autre part, un second dispositif de réduction de pression (26, 23) qui réduit la pression de l'air rejeté du masque (18), depuis la valeur correspondant à peu près à la pression extérieure (PA) de la profondeur de plongée jusqu'à la pression d'un réservoir 10 récepteur (25) ou de l'atmosphère, caractérisé en ce qu'il est prévu, entre le premier dispositif de réduction de pression (12, 15) et/ou le second dispositif de réduction de pression (26, 23) d'une part et le masque respiratoire (18) d'autre part, un réservoir tampon compressible (16, 21) soumis à la pression extérieure (PA) et en'ce qu'il est maintenu une pression diffé15 rentielle entre chaque dispositif de réduction de pression et le masque respiratoire. 2 - Equipement respiratoire de plongée profonde selon la revendicaticr 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un premier réservoir tampon (16) entre le premier dispositif de réduction de pression (12, 15) et le 20 masque (18) et un second réservoir tampon (21) entre le masque (18) et le second dispositif de réduction de pression (26, 23) et en ce qu'il est prévu, entre le premier et le second réservoir tampon (21), un dispositif à soupape de surpression (27, 20) qui ne s'ouvre que lorsque la pression régnant dans le masque (18) est supérieure à la somme des deux pressions 25 différentielles. 3 - Equipement respiratoire de plongée profonde selon la revendicatiorn 2, caractérisé en ce que le dispositif à soupape de surpression (27, 2C' comporte une première soupape de surpression (27) disposée en amont du masque respiratoire (18) et une seconde soupape de surpression (20) dis30 posée ern aval de ce masque (18), et en ce que la somme des pressions de réponse de ces soupapes de surpression (27, 20) est égale à la somme des pressions différentielles. 4 - Equipement respiratoire de plongée profonde selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque pression dif35 férentielle s'élève à moins de 20 mbars, de préférence à moins de 5 mbars. - Equipement respiratoire de plongée profonde selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que chaque réservoir tampon (16, 21) présente un volume d'au moins 1 litre.