Brevet FR2761609A1 — publié le 19981009

APPAREIL RESPIRATOIRE DE SECOURS La présente invention concerne un appareil respiratoire de secours, comprenant un réservoir d'air comprimé, un bloc de détente de l'air comprimé, et un embout buccal. Un tel appareil respiratoire de secours, utilisé dans le domaine aéronautique, est destiné à augmenter les chances de survie d'un naufragé ayant survécu à un amerrissage forcé, en lui offrant une réserve d'air respirable suffisante pour l'évacuation de l'aéronef immergé. De façon générale, un appareil respiratoire de secours doit être fiable, compact et robuste, tout en offrant une autonomie de respiration de deux minutes au moins. I1 doit pouvoir s'intégrer aux gilets de sauvetage portés par le personnel naviguant. En immersion, la prise en main et la mise en bouche doit pouvoir se faire sans effort particulier. Ensuite, l'appareil doit pouvoir être maintenu en bouche sans l'aide des mains afin de permettre la natation subaquatique. La figure 1 représente très schématiquement, par une vue en coupe, un appareil respiratoire de secours 1 de type classique. L'appareil 1 comprend essentiellement un réservoir 2 d'air comprimé sur lequel est fixé un bloc de détente 3 pourvu d'un embout buccal 4. Le bloc de détente 3 comprend une première chambre 5 communicant avec l'intérieur du réservoir 2 et une chambre de détente 6 où débouche l'embout buccal 4. Le passage de l'air comprimé dans la chambre de détente 6 est assuré par une soupape de détente 7 pilotée par un levier 8, lui-même commandé par une membrane 9. A linspiration, la membrane 9 s'incurve sous l'effet de la dépression, le levier 8 s'abaisse, la soupape 7 s'enfonce et laisse passer de l'air comprimé dans la chambre de détente 6. Un débit d'air forcé peut également être obtenu manuellement en appuyant sur la membrane 9, par l'intermédiaire d'une paroi souple 10. L'air expiré dans la chambre 6 est évacué au moyen d'une soupape 11. Cet appareil respiratoire de secours de l'art antérieur présente l'avantage d'être d'une grande simplicité mais souffre toutefois de divers inconvénients. En premier lieu, la pratique montre qu'un bloc de détente du type décrit ci-dessus peut présenter des défauts d'étanchéité, notamment des fuites apparaissant au niveau de la soupape de détente de l'air comprimé. Ces fuites provoquent une lente diminution de la pression dans le réservoir et une baisse de l'autonomie de l'appareil. Bien entendu, cet inconvénient peut être pallié par l'installation d'une vanne entre le réservoir 2 et le bloc de détente 3. Toutefois, une vanne classique nécessite un organe de commande, comme une molette, ou une manette, qui s'avère peu ergonomique et encombrant. Pour pallier cet inconvénient, la présente invention prévoit un appareil respiratoire du type décrit ci-dessus, comprenant des moyens d'ouverture et de fermeture du réservoir actionnés par une rotation du réservoir relativement au bloc de détente. Selon un mode de réalisation, les moyens d'ouverture et fermeture du réservoir comprennent un clapet coopérant avec un siège, et des moyens pour convertir une rotation du réservoir en un déplacement du clapet Avantageusement, le clapet et le siège sont disposés axialement ; le clapet est guidé en translation par un axe du clapet ; le réservoir et le bloc de détente sont assemblés par vissage de manière à transformer une rotation du réservoir en une translation de 1' ltaxe du clapet. De préférence, le siège du clapet est intégré dans le bloc de détente et l'axe du clapet est solidaire du réservoir. Selon un mode de réalisation, le réservoir est vissé dans le bloc de détente par l'intermédiaire d'une pièce de liaison formant l'axe du clapet et comprenant un canal amenant l'air comprimé jusqu'au siège du clapet. Avantageusement, il peut être prévu des moyens de blocage de la rotation du réservoir. Un autre inconvénient d'un appareil respiratoire de l'art antérieur est que la pression de remplissage du réservoir doit être limitée au voisinage des 200 bars, pour préserver le confort respiratoire de l'utilisateur, d'une part, et, d'autre part, pour des raisons de sécurité, la soupape de détente ne devant pas être soumise à une pression trop élevée. Toutefois, il est souhaitable que la pression de remplissage puisse être augmentée afin d'améliorer le rapport entre l'encombrement et l'autonomie de l'appareil. Pour atteindre cet objectif, la présente invention prévoit un appareil respiratoire du type ci-dessus, dans lequel le bloc de détente de l'air comprimé intègre deux étages de détente disposés en série. De préférence, le deuxième étage de détente est un système de régulation d'air comportant un clapet principal piloté par un clapet secondaire, le clapet secondaire étant commandé par un levier coopérant avec une membrane à dépression. Ces objectifs, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suante d'un exemple particulier de réalisation d'un appareil respiratoire selon l'invention, faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 représente schématiquement un appareil respiratoire de l'art antérieur et a été précédemment décrite, - la figure 2 est une vue en coupe, selon un premier plan de coupe, d'un appareil respiratoire selon la présente invention, certains éléments étant représentés sous forme de blocs dans un souci de lisibilité de la figure, - la figure 3 est une vue en coupe d'une partie de l'appareil de la figure 2, faite selon un second plan de coupe, - la figure 4 est une vue en coupe de l'appareil de la figure 2, faite selon un troisième plan de coupe, - la figure 5 est une vue en coupe d'un premier étage de détente, représenté sous forme de bloc sur la figure 2, et - la figure 6 est une vue en coupe d'un deuxième étage de détente, représenté sous forme de bloc sur la figure 2. La figure 2 est une vue en coupe d'un appareil respiratoire 20 selon la présente invention. De façon classique, l'appareil 20 comprend un réservoir d'air comprimé 21 et un bloc 22 de détente de l'air comprimé, le bloc 22 comportant un embout buccal 23. Selon un premier aspect de l'invention, l'appareil comprend un système 30 d'ouverture et de fermeture du réservoir 21 actionné par une simple rotation du réservoir 21 relativement au bloc de détente 22. Selon un autre aspect de l'invention, le bloc de détente 22 comprend, en série, un premier 60 et un deuxième 80 étages de détente de l'air comprimé, représentés sous forme de blocs sur la figure 2. Le système d'ouverture et de fermeture 30 selon l'invention, représenté en détail sur la figure 3, comprend un clapet 31 coopérant avec un siège 32. Le siège 32 est agencé au fond d'une cavité cylindrique 33 pratiquée dans le bloc de détente 22 et pourvue d'un filetage. Le clapet 31, réalisé par exemple en polyamide, est serti à l'extrémité 34-1 d'une pièce d'assemblage 34 de forme cylindrique, dont l'autre extrémité 34-2 est emmanchée ou vissée de façon étanche dans le goulot 24 du réservoir 21. La partie centrale de la pièce d'assemblage 34 est vissée dans la cavité 33 mais son extrémité 34-1, qui porte le clapet 31, ne présente pas de filetage. L'extrémité 34-1 est pourvue d'un joint d'étanchéité annulaire 35 qui délimite au fond de la cavité cylindrique 33 une chambre étanche 36. Quand le clapet 31 est en appui sur le siège 32, cette chambre étanche 36 est essentiellement formée par un renflement dû à la présence du siège 32. La pièce d'assemblage 34 comporte par ailleurs un canal axial 37 dont une extrémité débouche dans le réservoir d'air comprimé 21. A son autre extrémité, le canal 37 traverse le clapet 31 et débouche sur un canal 38 dont l'orifice d'entrée est délimité par le siège 32. Par ailleurs, un canal 39 est prévu, dont l'orifice d'entrée débouche dans la chambre 36. Sur la figure 2, on voit que le canal 39 débouche sur le premier étage de détente 60. De plus, le canal 39 se divise en un autre canal 40 qui conduit à une prise 41 de remplissage du réservoir 21 (représenté en figure 4). Sur la figure 3, qui représente l'appareil selon un plan de coupe sensiblement décalé, on voit que le canal 38 débouche sur une prise de pression 42 dans laquelle est vissée l'entrée de pression d'un manomètre 25 partiellement encastré dans le bloc de détente 22. Par l'intermédiaire des canaux 37, 38, la prise de pression 42 communique avec l'intérieur du réservoir 21, de sorte que le manomètre 24 indique en permanence la pression P1 de l'air comprimé. Lorsque le réservoir 21 est vissé à fond dans le bloc de détente 22, le clapet 31 est en appui sur le siège 32, la chambre 36 et le canal 39 sont isolés du réservoir 21 et le bloc de détente 21 ne reçoit pas l'air comprimé (position fermée). Lorsque le réservoir 21 est dévissé d'un quart de tour, le clapet 31 se désolidarise du siège 32 et l'air comprimé pénètre dans l'étage de détente 60 par l'intermédiaire du canal 39 (position ouverte). De plus, le réservoir 21 peut être rechargé en air comprimé au moyen de la prise 41 et du canal 40, sans démontage du bloc de détente 21. Sur la figure 4, on voit que la prise de remplissage 41 est pourvu d'un bouchon 43. Ce bouchon 43 est de préférence un bouchon moleté pouvant être dévissé manuellement. Le remplissage du réservoir peut être fait au moyen d'i;tn embout de gonflage relié à une rampe de compresseur ou à une bouteille de plongée. Une fois le remplissage réalisé, on referme le réservoir 21 (vissage d'un quart de tour) et on replace le bouchon 43. Pour empêcher un dévissage complet du réservoir 21, le goulot 24 est pourvu d'un collier 50 qui porte un doigt 51 poussé vers l'extérieur par un ressort 52. La partie basse du bloc de détente 22 est creuse et forme une poignée 26 qui couvre le goulot 24. La poignée 26 est pourvu d'au moins un trou 27 dans lequel s'engage le doigt 51. De préférence, l'emplacement du trou 27 est choisi pour Dloquer le réservoir 21 en position ouverte (dévissage d'un quart de tour) . De cette manière, le doigt 51 empêche également la fermeture accidentelle du réservoir 21, le doigt 51 devant être chassé du trou 27 avant de visser le réservoir 21. Comme autre sécurité, le filetage de la cavité 33 et de la pièce de liaison 34 sont réalisés avec un pas fin, de manière que le dévissage complet du réservoir 21 nécessite un yrand nombre de tours. Par exemple, un filetage de M 10 X 100 représente 17 rotations complètes pour le dévissage du réservoir. Enfin, le diamètre du filetage et de la pièce d'assemblage 34 est calculé de manière à obtenir un compromis entre la pression et la section afin de limiter l'effort d'ouverture. Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, la pièce d'assemblage 34 fait office d'axe du clapet 31. Toutefois, et comme cela apparaîtra clairement à l'homme de l'art, divers autres modes de réalisation de l'invention peuvent être prévus. Par exemple, l'axe du clapet 31 peut être distinct des moyens permettant l'assemblage du réservoir 21 et du bloc de détente 22. Egalement, le siège 32 peut être solidaire du réservoir 21 au lieu d'être solidaire du bloc de détente 22, et le clapet 31 solidaire du bloc de détente 22. Enfin, au lieu d'être disposés axialement, le clapet 31 et le siège 32 peuvent être disposés dans le sens radial. Dans ce cas, une rotation du réservoir 21 peut être transformée en une translation du clapet 31 au moyen d'une pièce annulaire de diamètre variable formant une rampe agissant sur le clapet 31. L'assemblage du bloc de détente et du réservoir par vissage peut alors n'être pas nécessaire. La figure 5 représente la structure du premier étage de détente 60. L'étage 60 est un système de détente primaire haute pression fonctionnant selon un principe en lui-même connu. Le canal 39 amène l'air comprimé (pression P1) dans une première chambre cylindrique A, comprenant un clapet 61 à bout conique coopérant avec un siège 62. Le clapet 61 se prolonge par une tige 63 qui traverse l'orifice du siège 62 et débouche dans une chambre de détente B, de pression P2. Dans la chambre B, la tige 63 est fixée à une membrane 64. Cette membrane est soumise sur une face à la pression P2 et sur son autre face à une pression exercée par un ressort 65. Le clapet 61 comporte en outre une queue 66 qui traverse la chambre A et se prolonge dans une chambre cylindrique C. La chambre C est isolée de la chambre A par un joint annulaire 67 de type "bal seal" et est soumise à la pression P2 au moyen d'un canal 68 débouchant sur la chambre B. Dans la chambre A, un ressort de fermeture 69 monté sur la queue 66 du clapet pousse le clapet en direction du siège 62. La compression du ressort 65 est réglé de manière que la membrane 64 soit au repos lorsque la pression P2 dans la chambre B est égale à une pression nominale de détente primaire P2nom, que l'on choisira par exemple de 6,5 bars. Lorsque la membrane 64 est au repos, le ressort 69 maintient le clapet 61 contre le siège 62 de sorte que la chambre B se trouve isolée de la chambre A. Avantageusement, le diamètre de la queue 66 du clapet 61 est identique au diamètre de l'orifice du siège 62, de sorte que la pression P2 s'équilibre de part et d'autre du clapet 61. Ceci permet d'utiliser un ressort de fermeture 69 très faible. Lorsque la pression P2 devient inférieure à la valeur nominale P2nom, la membrane 64 se déforme et écarte le clapet 61 du siège 62, la force exercée par le ressort 65 étant supérieure à la force exercée par le ressort 69. L'air comprimé pénètre dans la chambre B. Le ressort 69 étant choisi très faible, le temps de réponse à l'ouverture est très rapide. Le clapet 61 referme l'orifice du siège 62 quand la pression P2nom est rétablie dans la chambre B, la membrane 64 retrouvant sa position d'équilibre. La pression P2 délivrée par l'étage primaire 60 est amenée au deuxième étage de détente 80 par un canal 70 dont l'orifice d'entrée débouche dans la chambre B. Par ailleurs, comme un dysfonctionnement de l'étage primaire 60 peut toujours se produire, la chambre B est reliée, par l'intermédiaire d'un canal 71, à une soupape de sécurité de type classique (non représentée) qui se déclenche lorsque la pression P2 dépasse une valeur limite P2max admissible, par exemple 8,5 bars quand la pression P2nom est égale à 6,5 bars. Le deuxième étage de détente 80, représenté en figure 6, est avantageusement un circuit de régulation d'air offrant un confort respiratoire élevé. L'étage 80 comprend un clapet piloté 81, une chambre D, un canal de débit E, un clapet de pilotage 82 obturant un orifice 83 reliant la chambre D à une chambre F. Dans la chambre F, le clapet de pilotage 82 est disposé à l'extrémité d'un levier 84. Le levier 84 est maintenu dans une position d'obturation de l'orifice 83 par un ressort 85, et est couplé à une membrane à dépression 86 par l'intermédiaire d'une entretoise 87. La membrane 86 est soumise sur sa face interne à la pression régnant dans la chambre F et sur sa face externe à la pression ambiante. Le canal de débit E part de la chambre D et débouche sur un orifice de respiration 23-1 de l'embout buccal 23. Le canal 70 amenant l'air à la pression P2 délivré par l'étage de détente 60 débouche sur la chambre D. Au niveau de la chambre D, l'orifice d'entrée du canal de débit E et l'orifice de sortie du canal 70 sont contigus et obturés par le clapet 81. Le clapet 81 est en une matière souple et comporte un trou 81-1 de faible diamètre en regard de l'orifice de sortie du canal 70. Enfin, l'embout buccal 23 comporte un orifice 23-2 de déclenchement de la distribution d'air débouchant sur la chambre F par l'intermédiaire d'un canal 23-3. Lorsque l'utilisateur inspire dans l'embout buccal 2, une dépression se crée dans la chambre F par l'intermédiaire de l'orifice de déclenchement 23-2 et du canal 23-3. La membrane 86 se bombe et fait basculer le levier 84 dans une position d'ouverture de l'orifice 83. La pression dans la chambre D diminue et la pression P2 dans le canal 70 incurve le clapet piloté 81 qui libère l'orifice d'entrée du canal de débit E, de sorte que de l'air est envoyé dans l'orifice de respiration 23-1. Lorsque l'utilisateur cesse d'inspirer, la pression s'équilibre de part et d'autre de la membrane 86 et le ressort 85 ramène le levier 85 en position d'obturation de l'orifice 83. Le clapet piloté 81 reprend sa forme initiale et obture à nouveau le canal de débit E. Par ailleurs, la membrane 86 peut être enfoncée manuellement au moyen d'un bouton 88 de débit d'air forcé. Si l'on se reporte à la figure 4, on voit que l'orifice de respiration 23-1 communique également avec un canal 23-4 qui débouche sur un clapet d'expiration 23-5 de type classique. Ce clapet d'expiration doit être à sens unique afin d'empêcher, en immersion, que de l'eau pénètre dans le canal 23-4. Cette structure à deux étages intégrés du bloc de détente selon l'invention améliore très sensiblement le confort respiratoire et permet par ailleurs de choisir une pression de remplissage P1 plus élevée que celle de l'appareil classique décrit au préambule. En pratique, la pression de remplissage P1 peut être portée à 400 bars, bien qu'une valeur moyenne recommandée pour des raison de sécurité soit de l'ordre des 300 bars. Quoi qu'il en soit, une pression de remplissage de 300 bars représente, par rapport à une pression de 200 bars, une augmentation de 50% de l'autonomie de l'appareil respiratoire. Dans ce qui précède, on a décrit un appareil respiratoire comportant diverses caractéristiques. Bien que ces caractéristiques puissent être mises en oeuvre indépendamment les unes des autres, leur juxtaposition permet de réaliser un appareil respiratoire performant dont les particularités peuvent être résumées comme suit - ouverture ou fermeture de l'appareil faible effort, par simple rotation manuelle du réservoir, - double étage de détente avec régulation à clapet piloté offrant un confort respiratoire élevé, - pression de remplissage de 300 bars au moins, garantissant une grande autonomie, - manomètre intégré permettant un contrôle permanent de la pression, que le réservoir soit en position ouverte ou fermée, - intégration de l'ensemble des éléments en un seul bloc, - blocage automatique de la position ouverte (doigt 51) - poids et encombrement réduits au regard des performances, - remplissage de l'appareil sans démontage du bloc de détente et sans outillage, à partir d'une simple bouteille de plongée ou d'une rampe de gonflage. Enfin, pour fixer les idées, on peut noter que la présente invention a permis de réaliser des prototypes présentant les caractéristiques suivantes - poids gonflé à 320 bars . 1100 g, le bloc de détente étant en alliage léger, - hauteur hors tout 240 mm, - diamètre 75 mm, - capacité du réservoir 0,3 1, - pression de remplissage nominale de 320 bars, - autonomie respiratoire supérieure à 2 mn, avec un débit crête élevé de 140 1/mn, permettant à une personne peu entraînée à la natation sous-marine de respirer norrnalement. REVENDICATIONS 1. Appareil respiratoire de secours (20), comprenant un réservoir d'air comprimé (21), un bloc (22) de détente de l'air comprimé, et un embout buccal (23), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (31, 32, 33, 34) d'ouverture et de fermeture du réservoir (21) actionnés par une rotation du réservoir relativement au bloc de détente (22) 2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens d'ouverture et fermeture du réservoir comprennent un clapet (31) coopérant avec un siège (32), et des moyens (33, 34) pour convertir une rotation du réservoir (21) en un déplacement du clapet (31). 3. Appareil selon l'une des revendications précédentes, dans lequel - le clapet (31) et le siège (32) sont disposés axialement, - le clapet est guidé en translation par un axe (34) du clapet, et - le réservoir (21) et le bloc de détente (22) sont assemblés par vissage de manière à transformer une rotation du réservoir en une translation de l'axe (34) du clapet. 4. Appareil selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le siège (32) du clapet est intégré dans le bloc de détente (22) et l'axe (34) du clapet est solidaire du réservoir (21) 5. Appareil selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le réservoir (21) est vissé dans le bloc de détente (22) par l'intermédiaire d'une pièce de liaison (34) formant l'axe du clapet et comprenant un canal (37) amenant l'air comprimé jusqu'au siège (32) du clapet. 6. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comprenant des moyens (26, 27, 50, 51, 52) de blocage de la rotation du réservoir (21). 7. Appareil selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le bloc de détente (22) de l'air comprimé intègre deux étages de détente (60, 80) disposés en serine. 8. Appareil selon la revendication 7, dans lequel le deuxième étage de détente (80) est un système de régulation d'air comportant un clapet principal (81) piloté par un clapet secondaire (82), le clapet secondaire étant commandé par un levier (84) coopérant avec une membrane à dépression (86). 9. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comprenant un manomètre (25) et des moyens (37, 38) pour appliquer en permanence sur l'entrée du manomètre la pression de l'air comprimé dans le réservoir. 10. Appareil selon l'une des revendications précédentes, comprenant une prise de remplissage (41) reliée au réservoir (21) par l'intermédiaire desdits moyens d'ouverture et de fermeture.