Brevet FR2615817A1 — publié le 19881202

La presente invention concerne les appareils respiratoires de plongee sous-marine autonome et vise notamment un distributeur d'oxygène ou de melanges suroxygènés interposé entre un réservoir d'air comprimé avec son détendeur et un distributeur à la demande L'administration d'oxygène à la phase de remontée d'une plongée sous-marine à l'air presente deux avantages importants et un inconvénient relatif. Tout d'abord, I'inhalation d'oxygène accélère la dénitrogenation de l'organisme. Elle permet également l'utilisation des tables de remontée à l'oxygène du Ministère du Travail ( arreté du 3.10X74). Ainsi est-il possible d'augmenter la sécurité du plongeur tout en réduisant le temps de remontée d'environ 40t en cas d'inhalation d'oxygène pur.Toutefois, I'utilisation d'oxygène en plongée est limitée par la profondeur puisque au delà de 7 mètres le risque toxique de l'oxygène pur est réel (pression partielle supérieure ou égale à 170 kPa). Ceci n'autorise donc l'utilisation de l'oxygène pur à la remontée qu'a partir du palier de 6 mètres. Une solution relativement satisfaisante consiste en l'utilisation du splendeur à oxygène". Sa réalisation nécessite, à partir de la surface, I'immersion d'un réservoir d'oxygene comprime équipé d'un detendeur et d'un distributeur à la demande. Ce réservoir est positionné à la profondeur désirée. Si simple qu'elle soit, cette solution pose des problèmes. En effet elle provoque dans tous les cas une dépendance directe du plongeur vis-d-vis d'une infrastructure de surface, et dans le cas de paliers a l'oxygène à 6 mètres et à 3 mètres, elle nécessite l'immersion de plusieurs réservoirs. La présente invention a pour but principal de proposer un distributeur d'oxygène ou de mélanges suroxygènés s'adaptant à un scaphandre autonome dont le mécanisme ne permet l'inhalation d'oxygène qu'à partir du palier de 6 mètres et uniquement au cours de la remontée. A cette fin, selon l'lnventlon, on interpose entre le détendeur du réservoir d'air comprimé et le distributeur à la demande une culasse distributrice, avançant, reculante et tournante, asservie d'une part à la profondeur et d'autre part, à la pression différentielle régnant entre le réservoir d'air comprimé et un autre réservoir Indépendant d'oxygène ou d'un melange suroxygéné camprimé, en début de plongée, à une pression voisine de celle du réservoir d'air. La culasse-distributrice accepte deux circuits afférents l'alimentant indépendamment en oxygène ou en mélange suroxygéné et en air et un circuit efférent alimentant le distributeur à la demande. Dans ces trois circuits règne une pression identique habituellement nécessaire au fonctionnement efficace du distributeur à la demande. L'alimentation en oxygène de cette culasse-distributrice est réalisée par l'adjonction sur le réservoir d'oxygène ou de melange suroxygèné comprimé d'un détendeur aux caractéristiques techniques identiques à celles du detendeur du réservoir d'air, mais répondant cependant aux normes habituelles de sécurité pour l'utilisation de l'oxygène comprime. Les déplacements en translation de la culasse-distributrice sont dépendants de la profondeur et donc de la pression hydrostatique. Celle-ci agit sur un volume d'air contenu dans une enceinte étanche; l'air de cette enceinte étant à la pression atmosphérique avant la plongée . A la descente, ce volume est comprimé suivant l'augmentation de pression aboutissant au recul d'un axe supportant la culasse distributrice. A la remontee, la diminution de la pression hydrostatique induit une translation inverse. Le déplacement en rotation de la culasse-distributrice est dépendant de la différence entre la pression d'air comprimé et la pression d'oxygène ou du melange suroxygéné comprimé. Cette différence apparait dès le début de la plongée par la consommation exclusive d'air et ne peut que s'accentuer au cours de la plongée. L'augmentation de cette différence de pression provoque la translation d'un piston dont le mouvement, transmis à l'autre extrémité de l'axe supportant la culasse distributrice, assure la rotation partielle de cette dernière. Ces différents mouvements de l'axe supportant la culasse-distributrice se réalisent de manière synchrone en fonction des variations des différentes pressions. I 15 Ils positionnent en permanence la culasse par rapport aux orifices de ses deux circuits afférents et de son circuit efférent . L'existence de rainurages sur le corps de la culasse assure, en fonction des mouvements de celle-ci, l'alimentation en air pendant la plongée et en oxygène lors de la remontée à partir d'une profondeur pré-déterminée qui ne peut en aucun cas excéder 7 mètres.En effet, meme si l'administration d'oxygène ou du mélange suroxygéné a débuté, l'augmentation de la pression hydrostatique liée à une nouvelle descente au-delå de 7 mètres entraîne Anmédlatement un mouvement de recul de l'axe amenant la culasse-dlstrlbutrlce-rainurée en position ne permettant que l'alimentation en air du circuit efférent. On va maintenant décrire en détail, à simple titre d'exemple non limitatif, une realisation préférée de l'invention en se référant aux dessins annexés sur lesquels: - la figure l est une vue en élévation, donnée à titre démonstratif, représentant un distributeur d'oxygène Ou de mélange suroxygéné interposé entre les premiers étages de détendeurs appliques aux robinets des réservoirs d'Air et d'oxygène ou de mélange suroxygèné et un distributeur a la demande. - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réalisation du distributeur a oxygène représentant enceinte compressible en fonction de la pression hydrostatique, la chambre de la culasse-distributrice-rainurée et le dispositif analysant la différence de pression entre les reservoirs. - la figure 3 représente une vue en coupe transversale du dispositif analysant la différence de pression selon les lignes I-I de la figure 2. - la figure 4 représente une coupe transversale de l'enceinte compressible selon les lignes II-II de la figure 2. - les figures 5. 6, 7 et 8 sont des vues en coupe transversale dune meme culasse-distributrice-rainurée et de sa chambre selon les lignes III-III de la figure 2 montrant plus particulièrement les différentes positions de cette culasse aux différentes étapes de la plongée. - les figures 9 et 10 sont des vues en perspective de la culasse distributrice montrant la position des différents rainurages. Conformément aux dessins, on indique d'une manière générique, par 1, le distributeur d'oxygene ou de melange suroxygèné ; par 2, le premier étage d'un détendeur à deux étages appliqué a la sortie du robinet Pi du reservoir A d'air sous pression ; par 3, le premier étage d'un détendeur à deux étages appliqué à la sortie du robinet R2 du reservoir O d'oxygène ou de mélange suroxygéné sous pression ; par 4, le deuxième étage d'un détendeur appliqué à l'embout buccal de l'utilisateur ; par 5, un tuyau flexible branché d'une part sur une sortie 6 d'air haute pression du detendeur 2 et d'autre part sur l'arrivée 7 du dispositif 8 d'analyse de différence de pression entre les reservoirs de gaz ou de melanges de gaz; par 9, un tuyau flexible branché d'une part sur une sortie 10 d'oxygène ou de mélange suroxygénë haute pression du détendeur 3 et d'autre part sur l'arrivée 11 du dispositif 8 ; par 12, un tuyau branché d'une part sur une sortie 13 d'air moyenne pression du détendeur 2 et d'autre part sur l'arrivée 14 de l'ensemble 15 contenant la culasse- distributrice-rainurée 23; par 16, un tuyau branché d'une part sur une sortie 17 d'oxygène ou de melange suroxygèné moyenne pression du détendeur 3 et d'autre part sur l'arrivée 18 de l'ensemble 15 ; par 19, un tuyau branché sur la sortie 20 de l'ensemble 15 et alimentant le détendeur 4. Dans une forme de réalisation préférée, le distributeur d'oxygène ou de mélange suroxygéné 1 comprend le dispositif 8, l'ensemble 15 et l'enceinte 21 compressible en fonction de la pression hydrostatique. Sur la figure 2, l'ensemble 15 est intercalé entre le dispositif 8 et l'enceinte 21. L'ensemble est traversé en totalité par un axe 22 supportant la culasse-distributrice-rainurée 23. Nous allons décrire, à l'aide des dessins annexés, chaque partie du distributeur d'oxygène ou de mélange suroxygèné. Sur les figures 2 et 4, l'enceinte 21 est constituée d'un boitier 24 et d'un piston 25 ; ces deux derniers éléments déterminant la chambre 26. Le boitier 24 est traversé hermétiquement par l'axe 22 qui supporte à son extrémité le piston 25. Celui-ci coulisse hermétiquement dans le boitier 24 et est articulé à l'axe 22 par l'intermédiaire du palier 27 laissant cet axe 22 libre de toute rotation. Ce piston 25 qui transmet les variations de pression hydrostatique, s'enfonce lors de la descente dans la chambre 26 remplie préalablement à l'immersion d'air à la pression atmosphérique. Cet air peut en surface etre régulièrement mis a la pression atmosphérique par la vanne d'équilibration 28. A l'intérieur de la chambre 26 se trouvent des renforts 29 solidarisés entre eux autour de l'axe 22.Ces renforts limitent de manière prédéterminée la course du piston 25 et laissent l'air de la chambre 26 totalement libre de s'y mouvoir. Le ressort 30 p]acé autour de l'axe 22 prend appui d'une part sur les renforts 29 et d'autre part sur le palier 27. Il exerce une contre pression au jeu du piston 25. Ainsi, d'une part il permet le positionnement de repos du piston 25 avant l'immersion et lors de la mise en jeu de la vanne 28, et d'autre part, il facilite la dilatation, lors de la remontée, de l'air de la chambre 26 qui a été comprimé lors de la descente. Sur les figures 2 et 3, le dispositif 8 d'analyse de différence de pression entre les reservoirs A et O est situé à l'autre extrémité de l'axe 22. Le flexible 5 amène de l'air haute pression et le flexible 9 de l'oxygène ou le mélange suroxygéné haute pression. Ces flexibles sont branchés sur le bloc 31 par l'intermédiaire respectivement de l'arrivée 7 et de l'arrivée 11. A l'intérieur du bloc 31 et dans le prolongement de l'arrivée 7, se trouve la chambre cylindrique 32 renfermant un piston 33 mu par la pression d'air comprimé. L'autre extrémité de la chambre 32 se continue par le conduit 34 s'abouchant dans la chambre 35. A cette chambre 35 s'abouche également le conduit 36 prolongé par la chambre 37 contenant le piston 38 mu par la pression de l'oxygène ou du mélange suroxygéné comprimé puisque la chambre 37 est en continuité avec l'arrivée 11 et le flexible 9.A l'intérieur de la chambre 35 un piston 39 court entre l'abouchement des conduits 34 et 36.L'étanchéité des pistons 33, 38 et 39 est assurée au niveau de leurs chambres respectives par des joints toriques. Il est à noter que les volumes délimites d'une part par les pistons 33 et 39 et d'autre part par les pistons 39 et 38, contiennent un fluide parfaitement inerte à l'oxygene. Ce dispositif hydraulique assure l'impossibilité à ce niveau de mélange accidentel entre l'air et l'oxygène ou un mélange suroxygéné comprimés. Les vis 40 et 41 permettent le remplissage des volumes en ce fluide. Le piston 39 se déplace horizontalement grace à un axe 42. Celui-ci coulisse librement dans la chambre 35, l'étanchéité de la chambre 35 etant assurée à ce niveau par des joints toriques. A une des extrémités de cet axe 42, se trouve le ressort 43 réglable en tension par l'écrou 44 protégé par un contre écrou 45 ; ce ressort 43 etant contenu dans un cylindre 46 vissé dans le bloc 31. Lors de tout déplacement du piston 39, une came 47 effectue un mouvement de rotation. Cette came 47 est articulée à sa partie supérieure sur l'axe 42 par l'axe 48. Elle est articulée en sa partie moyenne sur le bloc 31 par l'axe 49. L'axe 22 traverse le bloc 31 et reçoit l'écrou 50. Un ressort 51 entoure l'axe 22. L'extrémité fixe 52 de ce ressort 51 est logée dans un rainurage adapté réalisé à l'intérieur du bloc 31. L'extrémité mobile 53 du ressort 51 appuie sur la languette 54 solidaire de l'axe 22 grace à l'écrou 50 et au rainurage de l'axe 22 à ces niveau, et maintient en permanence cette languette 54 contre l'extrémité inférieure de la came 47 lors de tout déplacement de cette came 47. L'extrémité inférieure de la languette 54 possède une butée 55 assurant une limitation de sa course entre la face 56 et la face 57 du bloc 31.Le bloc 31 est solidarisé au support 58 par les vis de fixation 59.Ce support 58 coulisse grace à une gorge supérieure 60 et inférieure 61 sur un rail supérieur 62 et inférieur 63. Ces rails sont solidaires d'un bati fixe 64. Une butée 65 sur l'axe 22 s'interpose entre le bati 64 et le support 58. Sur la figure 2 l'ensemble 15 est solidaire du boltier 24 et du bati 64 par l'intermédiaire de tiges filetées 66 traversant la paroi 67 de la chambre cylindrique 68. L'étanchéité de cette chambre 68 est assurée au niveau des passages de l'axe 22 par les joints toriques 69 et par les joints 70. De meme l'étanchéité de la chambre 26 est assuree par les joints toriques 71 entre le piston 25 et le boitier 24 et par le joint 72 de la vanne d'équilibrage 28. Sur les figures 5, 6, 7 et 8 la paroi 67 est percée des orifices d'arrivée 14 et 18 et de l'orifice de sortie 20. Le rainurage 73 de la culasse distributrice 23 correspond à l'alimentation en air de la sortie 20 a partir de l'arrivée 14. Le rainurage 74 de la culasse distributrice 23 correspond à l'alimentation en oxygène ou en mélange suroxygené de la sortie 20 à partir de l'arrivée 18 ; ce rainurage 74 est constitué de deux zones reliées entre elles par un conduit 75. La culasse 23 est traversée, parallèlement à l'axe 22, par un conduit 76 évitant la compression de l'air dans la chambre cylindrique 68 lors des mouvements de cette culasse 23. Les figures suivantes représentent la position relative de la culasse rainurée 23 et de ses rainurages 73, 74, 75, par rapport aux deux orifices d'alimentation 14 et 18 et par rapport à l'orifice de sortie 20 - figure 5 : position de départ surface - figure 6 : position atteinte en cours de descente en début de plongée au-dessous d'un niveau de profondeur pré-déterminé correspondant à l'arrivée en butée du piston 25 (cf fig. 2) - figure 7 : rotation partielle de la culasse 23 en plongée liée a la mise en jeu du dispositif 8 d'analyse de différence de pression. - figure 8 : position d'administration d'oxygène ou de mélange suroxygéné à la profondeur du premier palier à l'oxygène lors de la remontée. L'étanchéité entre la culasse 23 et la paroi 67 de la chambre cylindrique 68, est assurée sans joint par un usinage suffisant permettant également les mouvements de la culasse 23 à l'intérieur de la chambre 68. REVENDICATIONS 1 - Dispositif autorisant l'administration d'oxygène ou d'un Mélange Suroxygéné à la fin d'une plongée autonome comprenant: a) un premier détendeur 2 utilisable avec un réservoir d'air A sous haute pression et équipé d'une sortie haute pression 6 et moyenne pression 13. b) un deuxième détendeur 3 aux caractéristiques techniques identiques au détendeur 2 et utilisable avec un réservoir d'Oxygène ou de Mélange suroxygéné O sous haute pression equipé egalement d'une sortie haute pression 10 et moyenne pression 17. c) un distributeur à la demande 4. d) cinq tuyaux flexibles 5,9,12,16,19, assurant le transport des gaz ou mélanges de gaz respirables entre les différents éléments du dispositif. e) un distributeur 1 de gaz ou melanges gazeux respirables caractérisé en ce qu'il est interposé entre les reservoirs A d'Air et O d'Oxygène ou de Mélange suroxygèné avec leurs détendeurs respectifs 2 et 3 et le distributeur à la demande 4. 2 - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le distributeur I de gaz ou mélanges gazeux respirables comprend une culasse-distributrice-rainurée 23 interposée entre un capteur 21 de pression hydrostatique et un analyseur 8 de différence de pression entre les reservoirs A d'Air et O d'Oxygène ou de Mélange suroxygèné, la dite culasse 23 se déplacant de manière synchrone par rapport aux variations de ces différentes pressions. 3 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la culasse-distributrice 23 comprend deux ensembles de rainurages, l'un 73 utilisé par l'air,l'autre 74, 75 utilisé par l'Oxygène ou le Melange suroxygèné, la dite culasse 23 étant asservie en translation par le capteur de pression hydrostatique 21 et en rotation partielle par l'analyseur de différence de pression 8 entre les réservoirs A d'Air et O d'Oxygène ou de Mélange suroxygèné. 4 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la culasse-distributrlce-ralnurée 23 distribue l'un ou l'autre des gaz ou mélanges gazeux respirables grace à la combinaison des différents mouvements de la dite culasse 23 jouant de façon hermétique le long de la paroi 67 de la chambre cylindrique 68 percée de façon symétrique de trois orifices, un 14 d'alimentation en Air, un 18 d'alimentation en Oxygène ou de Mélange suroxygéné et un 20 de sortie et mettant en contact successivement, grace aux rainurages 73, 74, 75, l'un des orifices 14 ou 18 d'alimentation avec l'orifice 20 de sortie alimentant le distributeur a ld demande 4. 5 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que I 'analyseur 8 de différence de pression entre les deux réservoirs t, d'Air et 0 d'oxygène ou de Mélange suroxygéné comprend un ressort taré 43 et un mecanisme hydraulique utilisant un liquide écran entre l'Air et l'oxygène ou le Mélange suroxygèné comprimés constitué d'un fluide parfaitement inerte à l'Oxygène, assurant un déplacement en rotation incomplète de la culasse-distributrice-rainurée 23 6 - Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que le ressort taré 43 laisse l'administration d'Air persister ou réapparaître alors que la pression régnant dans le réservoir O d'oxygène ou de Melange suroxygéné devient inférieure ou égale au niveau de tarage du dit ressort 43 majoré du niveau de pression restant dans le reservoir A d'Air et donc meme en l'absence d'Oxygène ou de Mélange suroxygèné. 7 - Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le capteur 21 de pression hydrostatique est constitué d'un piston 25 mu par la pression hydrostatique Jusqu'à une pression correspondant å une profondeur de 7 mètres en dessous de laquelle le dit piston 25 se-trouve en position de recul maximum limitée par des renforts internes 29 faisant butée a l'intérieur de la chambre cylindrique 26 et d'une vanne d'équilibration 28 utilisable avant la plongée permettant de mettre ou de remettre 1'Air de la chambre cylindrique 26 dans laquelle joue le piston 25 å la pression atmosphérique, le dit piston 25 assurant un déplacement en translation de la culasse-distributrice-rainurée 23 avancant et reculant en fonction de la pression hydrostatique correspondant à des niveaux de profondeur limités entre 0 et 7 mètres. 8 - Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le capteur de pression hydrostatique 21 comprend un ressort 30 exerçant une contre-pression au jeu du piston 25 permettant son positionnement de repos à la fin de la plongée et lors de la mise en jeu de la vanne d'équilibration 28, le dit ressort 30 ayant une tension suffisante pour diminuer les frottements de l'ensemble constitué du piston 25, de l'axe 22, de la culasse distributrice tainurée 23 et de l'analyseur de différence de pression 8. 9 - Dispositif selon les revendications 2 et 5 caractérisé en ce que la limitation de pression hydrostatique en-dessous de laquelle la culasse-distributrice-rainurée 23 est en position de recul maximum est prédéterminée par la longueur des renforts internes 29 du capteur 21 de pression hydrostatique, la longueur de la culasse-distributrice 23 et de ses rainurages 73. 74 et la longueur de la chambre 68 contenant cette culasse-distributrice-rainurée 23.