Brevet FR2674644A1 — publié le 19921002

DETENDEUR DE GAZ A SELECTION DE PRESSION DE SORTIE La présente invention concerne les détendeurs de gaz-alimentables par une source de gaz à haute pression et fournissant, sur une sortie, un débit de gaz à une pression déterminée par rapport à l'extérieur, très inférieure à la pression d'alimentation. On connaît déjà des détendeurs remplissant cette fonction, ayant une entrée destinée à être reliée à la source de gaz et une sortie, entre lesquelles est interposé un premier clapet sollicité à l'ouverture par un ressort et par la différence entre la pression en aval du clapet et la pression ambiante (c'est-à-dire par la surpression par rapport à l'extérieur) et à la fermeture par la pression d'entrée. I1 existe des applications qui exigent de disposer de gaz à l'une ou l'autre de deux surpressions par rapport à l'extérieur. A titre d'exemple on peut citer les scaphandres extra-véhiculaires qui doivent pouvoir être alimentés en gaz respiratoire sous une pression élevée par rapport à l'extérieur, au cours des sorties dans l'espace, et sous une surpression beaucoup plus faible pour permettre un balayage du scaphandre avant sortie dans l'espace, pendant le séjour dans un sas de transfert. On estime généralement que la surpression pour les sorties dans l'espace doit être de l'ordre de 500 mbar, avec un débit d'environ 2 1/mon en régime normal, pouvant atteindre plusieurs dizaines de litres par minute en cas de défaillance ; la surpression de rinçage est d'environ 60 mbar, mais avec un débit de plusieurs dizaines de litres par minute. Plusieurs solutions semblent possibles. L'une consiste à utiliser deux détendeurs complets et un inverseur permettant d'utiliser l'un ou l'autre. Cette solution exige une duplication du clapet destiné à fonctionner sous une différence de pression importante. On peut également utiliser un détendeur à deux soufflets concentriques dont l'un peut être relié à l'extérieur ou isolé à volonté. L'utilisation de deux soufflets dégrade les performances du détendeur dans ses deux états de fonctionnement. La présente invention vise à fournir un détendeur pouvant fournir du gaz à l'une ou l'autre de deux surpressions déterminées et ce en n'ajoutant que des composants simples à un détendeur classique du type ci-dessus. Elle tient compte pour cela du fait qu'une régulation précise n'est indispensable que lorsque la pression de sortie a la valeur la plus élevée parmi les deux valeurs sélectionnables de sorte qu'une dégradation des caractéristiques pour l'autre valeur n'a pas d'inconvénient grave, aussi longtemps qu'elle n'est pas excessive. L'invention propose en conséquence un détendeur du type ci-dessus défini caractérisé en ce qu'il comprend un second clapet de réduction de pression placé en aval du premier et un commutateur à au moins deux positions, courtcircuitant le second clapet taré dans l'une des positions. Le second clapet peut notamment être sollicité à l'ouverture par la pression qui règne en amont et à la fermeture par la pression qui règne en aval, les deux pressions agissant sur des surfaces égales, et par l'action de moyens élastiques. Dans ce cas la pression à l'aval du second clapet est égale à sa pression à l'amont, diminuée d'une valeur constante. Dans un autre mode de réalisation, qui permet de réduire la surpression d'entrée dans un rapport déterminé, le second clapet est également soumis à l'action de moyens élastiques qui tendent à l'ouvrir, contre une force proportionnelle à la surpression aval par rapport à l'extérieur. Dans le cas particulier d'un détendeur destiné à un scaphandre de sortie dans l'espace, le second clapet sera généralement proportionné au premier de façon à ramener la surpression par rapport à l'extérieur d'une valeur de quelque centaine de millibars à quelque dizaine de millibars, le premier cas correspondant à une sortie dans l'espace et le second au passage dans un sas de transition. Etant donné que la différence de pression qu'il impose est relativement faible par rapport à la différence de pression créée par le premier clapet, il aura en général une section de passage beaucoup plus grande et pourra comporter un obturateur annulaire alors que l'obturateur du premier peut être constitué par une simple bille. Le commutateur peut être prévu soit de façon que la même sortie soit alternativement alimentée à l'une ou l'autre des pressions de tarage, soit de façon que les deux pressions soient fournies sur des sorties différentes. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'un premier détendeur permettant de fournir l'une ou l'autre de deux pressions de sortie - la figure 2 montre une variante de réalisation. Le détendeur 10 montré en figure 1 comporte un boîtier 12 muni d'une entrée 14 destinée à être raccordée à une source de gaz respiratoire à pression P1, telle qu'une bouteille d'oxygène comprimé munie d'un mano-détendeur. La sortie 16 du boitier, munie d'un clapet anti-retour 18 est destinée à alimenter un circuit, tel que le circuit respiratoire et de ventilation d'un scaphandre, sous l'une ou l'autre de deux surpressions P2 et P2a par rapport à l'atmosphère ambiante. Les détendeurs comportent un premier clapet de réduction de pression, destiné à ramener la pression du gaz de la valeur P1 à la valeur P2a. Le premier clapet représenté sur la figure 1, étant destiné à provoquer une forte diminution de pression, peut avoir une section de passage très réduite. Il comporte en conséquence un obturateur constitué par une bille 20 qu'un ressort 22 tend à maintenir sur son siège 24. Le ressort 22 n'a qu'un but de maintien du clapet fermé au repos et peut être très souple. L'ouverture du clapet est provoquée par un poussoir 26 en appui contre le fond d'un soufflet 28. Ce fond est soumis à l'action antagoniste d'un ressort taré 30, qui tend à déplacer le poussoir 26 dans un sens où il soulève la bille 20, et de la différence entre la pression P2a et la pression ambiante, qui règne dans le soufflet. Un commutateur 30 permet à volonté de faire communiquer ou non la chambre 32, où règne la pression P2a, avec la sortie 16. Dans la position où l'organe de commande 34 du commutateur est représenté en traits pleins, il maintient sur son siège un obturateur 36 qui sépare la chambre 32 de la sortie. Dans la position où l'organe 34 est représenté en tirets, il permet à la pression P2a de refouler l'obturateur 36 et d'alimenter la sortie 16. Lorsque le commutateur 30 est placé de façon à fermer l'obturateur 30, le gaz respiratoire ne peut parvenir à la sortie 16 qu'en traversant un second clapet taré 38. Ce second clapet comporte un organe obturateur 39 permettant de libérer une section de passage nettement plus forte que celle du premier clapet taré, donc de livrer passage au débit requis sous une différence de pression beaucoup plus faible que celle sous laquelle fonctionne le premier clapet. Cet obturateur est relié à une membrane 40 soumise, lorsque le commutateur 30 est fermé, aux actions antagonistes d'un ressort de fermeture 42 et de la différence entre les pressions qui règnent de part et d'autre du second clapet 38. Pour cela, une chambre située derrière le second clapet est reliée en permanence à l'aval du clapet 38, en amont du clapet anti-retour 18. Cette disposition permet de disposer à volonté, à la sortie 16, soit de gaz à la pression P2a, soit de gaz à la pression P2, la relation entre les deux pressions étant P2 = P2a - R/(S2 - S1) où S1 est la surface de l'obturateur 39 soumise à la différence de pression, S2 est la surface de la membrane 40 soumise à la différence de pression et R est la force exercée par le ressort taré 42. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, la pression P2 est obtenue à partir de la pression P2a par soustraction d'un terme constant. Des raisons d'homogénéité peuvent rendre préférable un mode de commande du second clapet similaire à celui du premier clapet, de façon que la pression P2 soit égale à une fraction de la pression P2a, augmentée d'un terme consistant qui peut être choisi à volonté. Dans le mode de réalisation montré en figure 2 (où les élements correspondant à ceux déjà montrés en figure 1 portent le même numéro de référence) l'obturateur 39 est soumis, dans le sens de l'ouverture, à l'action d'un poussoir solidaire d'un second soufflet 44. Ce soufflet est soumis à la différence entre la pression P2 et la pression ambiante et contient un ressort 46 exerçant sur le fond du soufflet une force tendant à ouvrir le second clapet 38. Dans ce cas la pression P2 de sortie est de la forme P2 = A . P2a + B où A est une constante qui dépend uniquement des surfaces d'action des pressions et B est une constante qui est directement proportionnelle à la différence entre les forces exercées par les ressorts 46 et 42. REVENDICATIONS 1. Détendeur de gaz alimentable par une source de gaz à haute pression et fournissant, sur au moins une sortie, un débit de gaz à une pression déterminée par rapport à l'extérieur, ayant un premier clapet sollicité à l'ouverture par un ressort (30) et par la différence entre la pression (P2a) en aval du premier clapet et la pression ambiante et à la fermeture par la pression d'entrée (P1), caractérisé en ce qu'il comprend un second clapet taré (38) de réduction de pression placé en aval du premier clapet et un commutateur (30) à au moins deux positions, court-circuitant le second clapet taré (38) dans l'une des positions. 2. Détendeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second clapet (38) est sollicité à l'ouverture par la pression (P2a) qui règne en amont et à la fermeture par la pression (P2) qui règne en aval, les deux pressions agissant sur des surfaces égales, et par l'action de moyens élastiques (42). 3. Détendeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le second clapet est également soumis, dans le sens de lrouverture, à l'action d'un poussoir exerçant, dans le sens de l'ouverture, une force résultante égale à la différence entre la force d'un ressort (46) et une force proportionnelle à la différence de pression entre la pression de sortie (P2) et la pression ambiante. 4. Détendeur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que premier clapet comporte une bille (20) d'obturation, un poussoir agissant sur la bille dans le sens de l'ouverture et un soufflet (28) dont le fond exerce sur le poussoir (26) une force d'ouverture égale à la différence entre l'action d'un ressort taré (30) et la force exercée par la différence entre la pression en aval du premier clapet et la pression ambiante.