Brevet FR2647081A1 — publié le 19901123

L'invention concerne l'alimentation en gaz respiratoire d'un plongeur sous-marin à partir d'une bouteille de gaz respiratoire corprimée sous haute pression portée par le plongeur. (r sait que dans les techniques d'alimentation de ce genre pour plongeur sous-marin, le gaz respiratoire est d'abord soumis à une première détente dite à moyenne pression à la sortie de la bouteille, puis le gaz détendu est transféré au niveau des voies respiratoires du plongeur o il subit une seconde détente dite à basse pression, qui est substantiellement égale à la pression du milieu marin environnant. De façon usuelle, la première détente intervient par déplacement d'un clapet de détente solidaire d'un moyen de déplacement souris sur une face active en direction de la fermeture de clapet à ladite pression détendue et sur l'autre face active en direction de l'ouverture de clapet à une force élastique associant la pression du milieu marin environnant. Cette force élastique est généralement un ressort de compression taré qui est placé dans le compartiment de cylindre associé à ladite face active en direction de l'ouverture de clapet, et ce compartiment communique d'autre part librement avec le milieu marin environnant, de sorte que la pression totale est la somme de la 0 pression exercée par le ressort et de la pression hydrostatique du milieu environnant, qui dépend de la profondeur d'immersion du plongeur. De la sorte, si une chute de pression se produit dans le ccmpartiment moyenne pression associé à la face de fermeture du piston, sous l'effet d'un appel respiratoire plus intense, le moyen déplaceur a tendance à se déplacer dans le sens de l'ouverture, ce qui provoque une admission supplémentaire conccnmittante de gaz respiratoire dans le détendeur. Cependant, ce déplacement dans le sens de l'ouverture du moyen déplaceur de clapet provoque un allongement du ressort antagoniste, ce qui a pour effet de réduire la force exercée par ce ressort. En d'autres termes, une chute significative de la moyenne pression alimentant le second étage de détente ne peut pas être totalement contrebalancée par le déplacement du piston, en sorte qu'il se produit alors un déficit de gaz respiratoire pour le plongeur. L'objet de la présente invention vise à assurer un débit de gaz respiratoire qui soit strictement conforme au débit requis et cela quelle que soit la profondeur à laquelle évolue le plongeur et l'intensite du besoin respiratoire que celui-ci manifeste. Ces objectifs de l'invention sont réalisés, dans un détendeur du type rappelé ci-dessus, en ce que la force élastique active en direction de l'ouverture de clapet est fournie par une charge gazeuse à pression détendue sous une moyenne pression dite de consigne à partir du gaz haute pression par un détendeur pilote auxiliaire à clapet solidaire d'un moyen déplaceur avec une face active en direction de la fermeture du clapet auxiliaire est soumise à ladite pression moyenne de consigne et dont l'autre face active en direction de l'ouverture de clapet auxiliaire est soumise aux actions conjuguées d'un ressort de ccapression et de la pression du milieu marin environnant, la charge gazeuse à ladite pression moyenne de consigne cTmuniquant côté aval exclusivement avec une soupape de décharge tarée vers le milieu marin environnant. Cette disposition qui supprime purement et simplement le ressort de compression agissant sur le détendeur principal d'alimentation en gaz respiratoire du plongeur et qui le remaplace par l'action d'une charge gazeuse autoname, sans aucune fluctuation liée au débit respiratoire permet de maintenir une pression de consigne, en sorte que le débit respiratoire est toujours conforme au débit requis par le plongeur. Il faut rnoter que le détendeur pilote, dont la valeur de consigne est fournie par un ressort, ne présente, en ce qui le concerne, aucun des inconvénients liés à la distribution d'un débit respiratoire, car le gaz sous moyenne pression qu'il délivre est confiné dans un espace clos de réception de la charge gazeuse pilote, dont les fluctuations (pression et volume) varient en fonction de la profondeur à laquelle évolue le plongeur et du débit requis par le second étage respectivaement, la pression de cette charge gazeuse étant bien entendu accrue lorsque le plongeur descend, alors qu'elle est réduite lorsqu'il remonte alors que le volume de ladite charge gazeuse s'accroit si le débit tend à augmenter et vice-versa, la réduction de pression et/ou de volume de la charge gazeuse s'effectuant par décharge directe d'une partie de la charge gazeuse de consigne vers le milieu marin, via la soupape tarée soumise du côté aval à ladite pression du milieu marin, ou vers la moyenne pression du premier détendeur auquel cas il n'y a pas d'air perdu vers l'extérieur. L'invention concerne également un détendeur de premier étage à moyenne pression pour équipement de plongée sous-marine, du genre incorporant un bottier de détente à clapet coopérant avec un siège de clapet, définissant un passage amont aboutissant à un raccord destiné à une conduite de gaz sous haute pression et un passage aval aboutissant à un raccord destiné à une conduite de gaz sous moyenne pression vers un détendeur de second étage sous basse pression, ledit clapet étant solidaire d'un moyen déplaceur définissant un premier compartiment ccammniquant avec ledit passage aval sous moyenne pression active dans le sens de fermeture de clapet et un second compartiment situé de l'autre côté du moyen déplaceur incorporant un moyen élastique agissant à pression sur la face en regard du moyen déplaceur, qui est active dans le sens de l'ouverture du clapet et ce détendeur selon l'invention est caractérisé en ce que le moyen élastique agissant à pression sur la o10 face d'ouverture du moyen déplaceur du clapet de détente est une pression gazeuse à nmoyenne pression dite de consigne fournie par un détendeur pilote auxiliaire, dont un passage auxiliaire d'entrée haute pression connmunique libremnt avec le passage haute pression du détendeur principal et dont un passage de sortie à moyenne pression de consigne connunique librement avec ledit second compartiment du détendeur principal actif dans le sens de l'ouverture du clapet et présente une soupape de décharge vers le milieu marin environnant. Dans une forme de réalisation préférée, le moyen déplaceur du détendeur pilote définit un conpartiment actif dans le sens de la fermeture de clapet pilote qui communique avec le compartiment actif dans le sens de l'ouverture du compartiment du détendeur principal et un coepartiment actif dans le sens d'ouverture du clapet pilote, qui incorpore un ressort de compression actif sur la face en regard du moyen déplaceur auxiliaire et présente un passage de communication libre avec le milieu marin environnant. Selon une forme préférée de réalisation, la soupape de décharge vers le milieu marin environnant d'un excédent éventuel de la charge gazeuse sous moyenne pression de consigne s'ouvre au fond du compartiment de cylindre du détendeur pilote, qui est actif dans le sens de la fermeture du clapet pilote. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui suit en référence à la figure annexée qui représente en coupe un détendeur selon l'invention. Un détendeur de premier étage i comporte un bottier 2 avec une chantre haute pression 3 séparée par un étranglement 4 d'une chanbre cylindre 5. La charbre haute pression allongée 3 présente un passage latéral 6 vers un raccord 7 pour le branchement de la bouteille de gaz sous haute pression. Dans la chambre cylindrique 5 est monté à coulissement un piston 8 à joint périphérique 9 solidaire d'Ipne tige 10 traversant le passage de l'étranglement 4 à étanchéité par joint 11, et cette tige 10 se termine à son extrémité libre par un clapet du type à cauteau circulaire 12 destiné à venir en appui sur un siège de clapet à paroi plane 13. Le piston 8 divise la chambre cylindrique 5 en un compartinent 15 à pression gazeuse détendue,.véhiculée par une perforation complète 16 de la tige de piston 10 et du piston 8, qui tend à repousser le piston 8 dans le sens de la fermeture du clapet 12 sur son siège 13 et en un compartiment 17 à pression gazeuse qui tend au contraire à repousser le piston 8 dans le sens de l'ouverture du clapet 12 par éloignement de son sigèe 13. Cette pression gazeuse d'ouverture de clapet 12 est fournie par un détendeur pilote auxiliaire 21 à chatmbre de détente 23 séparée par un étranglement 24 d'une chambre cylindrique le tout pour la réception d'un piston 28 coulissant à étanchéité dans la chambre 25 par un joint 29, et portant une tige de piston 30 traversant à étanchéité l'étranglement 24 grâce à un joint 31 et se terminant par un clapet cylindrique 32 coopérant avec un siège de clapet du type à couteau circulaire 33, qui est formé en partie aval d'un conduit haute pression 26 communiquant avec la chanbre haute pression 3 du détendeur principal., Autour de l'extrémité de la tige de piston 30 est ménagée la chambre de détente 23 qui comunique d'une part par un passage 41 avec le conpartiment 17 d'ouverture de clapet du détendeur principal, d'autre part par des conduits radiaux 42 et un conduit axial 43 ménagés dans la tige de piston 30 avec le compartiment 35 du détendeur pilote actif dans le sens de la fermeture du clapet auxiliaire 32, tandis que le compartiment 37 du détendeur pilote actif dans le sens de l'ouverture du clapet auxiliaire incorpore un ressort de compression 44 et présente un passage 45 de communication avec le milieu marin environnant. Le gaz respiratoire à moyenne pression destiné au plongeur s'échappe du détendeur principal moyenne pression par un passage 50 ménagé dans le fond du compartiment 15 actif dans le sens de la fermeture du clapet 12 du détendeur principal, ce passage aboutissant à un raccord 51 par une conduite flexible allant au détendeur de second étage au niveau de l'entrée des voies respiratoires du plongeur. Le fonctionnement du détendeur de premier étage est le suivant: Lorsque le débit inspiratoire du plongeur se produit, la rrmoyenne pression dans le coumpartiment 15 chûte, du fait de la perte de charge dans la conduite de liaison avec le détendeur de second étage, alors que la moyenne pression de consigne dans le compartiment 17 reste stable (si le plongeur évolue à.profondeur constante), le piston 8 du détendeur principal se déplace dans le sens de l'ouverture du clapet 12 et si l'appel d'un gaz respiratoire reste à fort débit, par exemple si le détendeur de second étage se maintient en position d'ouverture permanente, le déplacement du piston 8 s'effectue jusqu'à venir en i5 butée sur le fond du ccopartiment 15, de sorte que le débit maximal est assuré au détendeur de premier étage. Ce résultat est atteint avec la mise en oeuvre d'une charge gazeuse à nmoyenne pression de consigne dans le conpartiment 17 actif vers l'ouverture du clapet 12 et dont l'effet est totalement indépendant de la course du piston 8 du détendeur principal. Cette charge gazeuse de consigne est fournie par le détendeur pilote auxiliaire 21, de façon à contrebalancer la pression du gaz respiratoire sous moyenne pression actif sur le piston 8 et la force de frottement due au joint 9. Si l'appel respiratoire vient à se réduire, la moyenne pression tend à remonter dans le compartiment 15 du fait de la réduction de la perte de charge dans ce conduit flexible reliant les détendeurs de premier et second étages, ce qui a pour effet de repousser le piston 8 dans le sens de la fermeture du clapet principal 12, ce qui est assuré par le déversement immédiat d'une partie de la charge gazeuse de consigne, via une soupape 46 qui fait commniquer le fond du compartiment 35 du détendeur pilote 21 dans le milieu marin environnant. On coeprend que le détendeur principal présente un fonctionnement indépendant du débit respiratoire délivré au plongeur. En outre, on note que l'agencement du détendeur pilote auxiliaire fait que le nmécanisme du détendeur principal se trouve à l'abri de tout contact avec le milieu environnant. COn note que le détendeur pilote peut avoir dimroentionnellenent un faible encorbrement puisque le débit de consigne qu'il doit seulement fournir en cas d'accroissnement de débit respiratoire ou de descente du plongeur est relativement faible. Dans l'exemple décrit, les détendeurs principal et auxiliaire ont été représentés sous fonne de détendeurs à piston et cylindre; il est clair que l'invention s'applique à tout type de détendeur par exemple comprenant une membrane à titre de moyen déplaceur. La soupape de décharge a été représentée avec une sortie vers le milieu marin environnant. L'invention concerne également une disposition de la soupape de décharge qui est adaptée à déverser vers le côté moyenne pression du détendeur principal. REVEMDICATIOES 1. Procédé d'alimentation en gaz respiratoire d'un plongeur sous-marin, à partir d'une bouteille de gaz respiratoire comprirrmé sous haute pression portée par le plongeur, du genre o ledit gaz respiratoire est d'abord soumis à une première détente sous moyenne pression au niveau de ladite bouteille, puis transféré au niveau des voies respiratoires du plongeur, o il subit une seconde détente à basse pression substantiellement égale à la pression du milieu marin environnant, ladite première détente intervenant par déplacement d'un clapet de détente solidaire d'un moyen déplaceur avec une face active in en direction de la fermeture de clapet à ladite pression détendue et sur l'autre face active en direction de l'ouverture de clapet à une force élastique associant la pression du milieu marin environnant, caractérisé en ce que ladite force élastique active en direction de l'ouverture de clapet est une pression gazeuse détendue sous une pression moyenne dite de consigne à partir du gaz haute pression par un détendeur pilote auxiliaire à clapet solidaire d'un moyen déplaceur, dont une face active en direction de la fermeture du clapet auxiliaire est soumise à ladite pression moyenne de consigne et dont l'autre face active en direction de l'ouverture du clapet auxiliaire est sounise aux actions conjuguées d'un ressort de compression et de la pression du milieu marin environnant, la charge gazeuse éventuellement excédentaire au delà de ladite pression moyenne de consigne étant déversée par une soupape de décharge tarée dans le milieu marin environnant. 2. Détendeur de premier étage à moyenne pression pour dispositif de plongée sous-marine, du genre comprenant, dans un boîtier, une chambre à clapet coopérant avec un siège de clapet, définissant un passage amont avec un raccord destiné à une conduite de gaz sous haute pression et un passage aval avec un raccord destiné à une conduite de gaz sous moyenne pression aboutissant au détendeur de second étage sous basse pression, ledit clapet étant solidaire d'un moyen déplaceur définissant un premier compartiment de cylindre communiquant avec ledit passage aval sous moyenne pression pour la réception de gaz sous moyenne pression active dans le sens de fermeture du clapet et un second coapartiment situé de l'autre côté du moyen déplaceur incorporant un moyen élastique taré agissant à pression sur la face en regard du moyen déplaceur qui est active dans le sens de l'ouverture du clapet, caractérisé en ce que le moyen élastique taré agissant à pression sur la face d'ouverture du moyen déplaceur du clapet de détente est une pression gazeuse à moyenne pression dite de consigne fournie par un détendeur pilote auxiliaire, dont un passage auxiliaire d'entrée haute pression caomunique librement avec le passage d'entrée haute pression du détendeur principal, et dont un passage de sortie à moyenne pression de consigne communique avec le second capartiment du détendeur principal actif dans le sens de l'ouverture du clapet et présente une soupape tarée de décharge. 1E 3. Détendeur selon là revendication 2, caractérisé en ce que le détendeur pilote présente un coapartiment actif dans le sens de la fermeture de clapet pilote qui comunique librement avec le canpartiment actif dans le sens de l'ouverture du détendeur principal et un compartiment d'ouverture de clapet pilote qui incorpore un ressort de compression actif sur la face en regard du moyen déplaceur auxiliaire. 4. Détendeur selon la revendication 3, caractérisé par une soupape tarée de décharge vers le milieu marin environnant d'un excédent de la charge gazeuse sous moyenne pression de consigne 2I coammniquant avec le fond du compartiment du détendeur pilote qui est actif dans le sens de la fermeture du clapet pilote. 5. Détendeur selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé en ce que le clapet principal et/ou le clapet auxiliaire est/sont du type à piston-cylindre. 6. Détendeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la soupape tarée de décharge caomunique avec le milieu marin environnant. 7. Détendeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la soupape tarée de décharge carmunique avec le côté moyenne pression du détendeur principal.