Brevet FR2840814A1 — publié le 20031219

L'invention se rapporte au domaine de la penetration de l'homme dans les milieux hostiles et, plus particulierement, au domaine des moyens utilises par l'homme pour survivre et se deplacer dans lesdits milieux tels que l'air pollue ou enfume ou encore sous l'eau. S Plus particulierement, I'invention concerne un element du dispositif respiratoire permettant a un plongeur d'effectuer des explorations ou des missions subaquatiques sans necessite de remonter en surface pour respirer, ou a du personnel de secours d 'intervenir en milieu pollue ou enfume, et plus specifiquement encore, I'invention est relative a un appareil de stockage du gaz comprime necessaire a l'utilisateur. Essentiellement, on connat, a ce jour, des dispositifs respiratoires dont l'appareil de stockage du gaz comprime, est une bouteille, le plus souvent metallique, remplie sous haute pression de gaz respirable par l'utilisateur; ladite bouteille de gaz comprime presente plusieurs inconvenients majeurs, dont le volume et la masse, mais aussi une securite insuffisante du fait qu'elle presente des risques d'explosion en cas de choc, avec projections eventuelles de morceaux susceptibles d'atteindre et de blesser l'utilisateur ou toute personne se trouvant a proximite. Pour eviter le risque d'explosion, le document DE 15 51 613 A de Miczka decrit un reservoir pour la fourniture de gaz sous haute pression dans lequel le debit de gaz, en cas de rupture, est limite par l'ouverture d'un capillaire cassable. Pour reduire le volume, le document DE 11 48 453 B. de Draegerwerk AG propose un dispositif comportant deux enceintes a des pressions differentes, celle a la pression la plus faIble etant enclose dans celle a la pression la plus elevee. Si le volume est reduit, ce n'est pas le cas de la masse qui, Bile, est plutot accrue. Une autre version de reservoir de gaz a haute pression, de forme torodale, fait ['objet du document WO 97/12175. Le risque d'explosion est probablement reduit, mais ce dispositif qui ne regle pas totalement les problemes de masse ou de volume necessite des procedes de fabrication compliques. Ces dispositifs, bien que destines a accro^'tre la securite ou la mob il ite de l' utilisateu r ne resolvent pas la tota lite d es prob lem es rencontres en conditions difficiles. II est done indispensable, notamment pour les applications delicates, dans lesquelles l'utilisateur ne peut se mouvoir que dans des espaces restraints ou encombres, comme par exemple, un. secouriste au milieu des gravats, ou dans celles ou il doit se deplacer avec souplesse et rapidite, de disposer d'un appareil sur- la securite de l'utilisateur etant I'objectif principal de ce type de dispositif compact - puisque devant etre utilise dans des espaces etroits - et robuste, c 'est-a -dire ne presentant pas de risque d'explosion sous l'effet d'un choc. Enfin, ces appareils doivent etre amagnetiques pour certaines utilisations telle, par exemple, le deminage, qui necessite l'utilisation d 'appareils d 'en reg istrem ent ou de mesu re peu sensib les aux forces magnetiques. Si les bouteilles utilisees dans les dispositifs de l'art anterieur vent realisees dans un alliage metallique dont la composition n'est pas strictement controlee, elles viennent mettre en danger le plongeur. Les problemes techniques a resoudre vent done, de deux ordres avant tout, le probleme de la securite de l'utilisateur, mais aussi celui de la reduction de volume et de l'allegement de l'appareil pour permettre une utilisation dans des conditions delicates, tout en assurant de meilleures conditions de mobilite et de confort. En consequence, le premier objectif de ['invention, vise une securite totale de I 'utilisateur, en proposant un reservoir de stockage du gaz comprime pour un dispositif autonome de respiration, robuste, done ne presentant aucun risque d'explosion, done de blessure de l'utilisateur ou des personnel a son voisi nage, ainsi que d ' une co n ception et d' u ne real isati on economiques. Un autre objectif de ['invention est de permettre une meilleure mobilite de l'utilisateur, grace a la reduction de masse et de volume de ['ensemble du dispositif autonome de respiration, reduction autorisee par la miniaturisation du reservoir de gaz comprime, miniaturisation rendue impossible dans les dispositifs de l'art anterieur, par la geometric imposee de la bouteil le de gaz com prime ou le volume des d ispositifs de tuyaux en rou les. Pour ce faire, I'invention consiste en une combinaison d'un reservoir miniaturise de gaz comprime pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile, constitue d'un enroulement tubulaire de faible diametre' en materiau de qualite alimentaire, et d'au moins une cartouche de filtration du gaz expire par l'utilisateur, ladite miniaturisation permettant de resoudre les problemes d'encombrement et de masse lies aux bouteilles de gaz comprime de l'art anterieur. Led it reservoir miniaturise de gaz comprime est equipe d'une vanne de remplissage a acces exterieur et qui peut etre rapide si elle est reliee a un clapet anti-retour d'isolation, ce qui le rend rechargeable en fonctionnement en milieu hostile, contrairement a la bouteille de gaz comprime de l'art anterieur. Selon les variantes du reservoir miniaturise de gaz comprime constitue de l'enroulement tubulaire de faible diametre, le probleme supplementaire consistent a disposer d'un dispositif amagnetique pour des applications utilisant un materiel sensible aux forces magnetiques est atteint par la realisation audit reservoir de gaz comprime dans un materiau metallique amagnetique tel que, a titre d'exemple non limitatif; du laiton ou de l'acier inoxydable, ou dans un materiau non metallique, plastique ou composite. Le reservoir miniaturise de gaz comprime pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile est caracterise en ce qu'il est constitue de deux demi-reservoirs relies entre eux par ladite vanne de remplissage a acces exterieur rapide, par l'intermediaire de deux clapets anti retour d'isolation, permettant a l'utilisateur de faire communiquer entre eux les deux demis reservoirs pour n'en faire qu'un lorsque l'on procede au remplissage, meme en fonctionnement en milieu hostile, par l'intermediaire de la vanne de remplissage a acces exterieur rapide et de les maintenir isoles l'un de i'autre, le reste du temps. Dans d'autres variantes, ledit reservoir miniaturise de gaz comprime est. grace a son faible diametre, enroule autour de la cartouche (ou de deux demi-cartouches) de filtration du gaz expire par l'utilisateur. L'invention sera mieux comprise a la lecture de la description accompagnant les dessins, dans lesquels: - la figure 1 montre en coupe, le schema d'un reservoir miniaturise de gaz comprime pour dispositif autonome de respiration de securite; - la fig u re 2 schematise u n reservoir m in iatu rise de gaz com prime pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile, objet de ['invention, constituee de deux demi-reservoirs; - la figure 3 explique le montage du reservoir miniaturise de gaz comprime pour differents types de dispositifs autonomes de respiration de securite en milieu hostile, dans la version de l'art anterieur et selon ['invention; - la figure 4 montre le schema d'une partie d'un dispositif autonome de respiration de securite, constitue de deux demi-reservoirs, constitue chacun d'un enroulement tubulaire de faIble diametre, autour d'une unique cartouche de filtration du gaz expire par l'utilisateur; - la figure 5 schematise une partie d'un dispositif autonome de respiration de securite, constitue de deux demi-reservoirs, constitue chacun d'un enroulement tubulaire de faible diametre, autour de deux demi-cartouches de filtration du gaz expire par l'utilisateur. La figure 1 montre le schema d'un reservoir miniaturise de gaz comprime 1 pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile, constitue d'un enroulement tubulaire de faible diametre 2. De preference, dans ['invention, ledit enroulement tubulaire de falble diametre est realise en materiau de qualite alimentaire, metallique, plastique ou composite, realise a partir d'un tube d'une a quelques dizaine(s) de millimetres de diametre et de quelques millimetres d'epaisseur. Dans les applications qui ['exigent, afin d 'eviter toute perturbation sur un materiel sensible aux forces magnetiques, le materiau constitutif de l'enroulement de falble diametre 2 du reservoir miniaturise de gaz comprime 1 est un materiau amagnetique, par exemple un materiau metallique tel que du laiton ou de i'acier inoxydable ou, pour accro'^tre encore l'allegement, un materiau de masse specifique inferieure a celle du metal tel qu 'un materiau plastique ou composite. Le reservoir miniaturise de gaz comprime 1, est relic au milieu ambient, hostile, par une vanne de remplissage a acces exterieur 3, associee a un clapet anti-retour d'isolation 4 pour eviter toute penetration d'eau, de fumee ou d 'air pollue, pendant le remplissage. Le reservoir miniaturise de gaz comprime 1, permet a l'utilisateur de s'affranchir de la necessite de transporter une bouteille de gaz comprime du type classique, en lui offrant une autonomic respiratoire egale, voire superieure, la pression du gaz comprime dans le reservoir miniaturise de gaz comprime 1, pouvant etre superieure a celle utilisee dans les bouteilles de gaz comprime utilisees dans de nombreux dispositifs de l'art anterieur. Led it reservoir miniaturise de gaz comprime 1 est d'une realisation aisee, par exemple a partir de tubes de faible diametre etires a froid, en materiaux de qualite alimentaire et eventuellement amagnetiques, d 'un faible cout et d'une grande legerete. De plus, il resiste a des pressions superieures a celles utilisees dans les bouteilles de gaz comprime classiques et permet, done d'accro^'tre, a masse et volume red uits, I'autonomie respiratoire de l'utilisateur. La figure 2 schematise la variante du reservoir miniaturise de gaz comprime 1 pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile, objet de I'invention, constituee de deux demi-reservoirs (1a, 1b) , relies entre eux par l'intermediaire de la vanne de remplissage avec acces exterieur rapide 3 associee a deux clapets anti-retour d'isolation (4a, 4b). La figure 3 explique les applications du reservoir miniaturise de gaz S comprime 1, objet de ['invention, dans differents types de dispositifs autonomes de respiration de securite en milieu hostile, dans la version de l'art anterieur et selon ['invention. La configuration la plus simple de l'art anterieur est illustree par la vue 3a. Un reservoir miniaturise de gaz comprime 1 pour dispositif autonome de respiration de securite, comportant une vanne de remplissage avec acces exterieur 3, est relic directement, sans dispositif intermediaire, a un detendeur associe a l'embout respirateur 5 de I 'utilisateur. Cette version du dispositif autonome de respiration de secu rite en milieu hostile ne comporte aucun element de recyclage du gaz expire par l'utilisateur qui est directement rejete dans le milieu ambient. Dans la vue 3b, le reservoir miniaturise de gaz comprime 1 equipe un dispositif autonome de respiration de securite permettant le recyclage du gaz expire par l'utiiisateur. Ledit reservoir miniaturise de gaz comprime 1 est. dans cette variante, relic a l'embout respirateur 5 de l'utilisateur par I'intermediaire d'un circuit respiratoire, monte en serie avec lui, ou en parallele, et comportant une cartouche de filtration 6 du gaz expire et un sac respiratoire 7. De meme, dans la configuration decrite sur la vue 3b ou dans sa variante, la cartouche de filtration du gaz expire par l'utilisateur 6 peut etre unique ou constituee de deux demies cartouches (6a, 6b), le sac respiratoire 7 pouvant lui, etre monte en serie ou en derivation de ladite cartouche de filtration unique 6 ou des deux demicartouches de filtration (6a, 6b), alors disposees preferentiellement de part et d'autre audit sac respiratoire 7. Dans la vue 3c, le reservoir miniaturise de gaz comprime 1, constitue de deux demi-reservoirs (1a, 1b) est monte en parallele sur le circuit respiratoire auquel il est relic par une double vanne d'isolation (8a, 8b) disposee entre lui et un double systeme d'injection du gaz dans le circuit respiratoire (9a, 9b) qui assure au sac respiratoire 7 I'apport de gaz frais, par l'intermediaire de la cartouche de filtration 6 ou des demi-cartouches de filtration (6a, 6b). Dans toutes les configurations decrites dans la figure 3, le reservoir min iatu rise de gaz com prime 1 vient se substitue r a la boutei lle de g az comprime, lourde et encombrante, utilisee dans les dispositifs de respiration de l'art anterieur. S La figure 4 montre le schema d'une partie du reservoir miniaturise de gaz comprime 1 pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile, constitue d'un enroulement tubulaire de faible diametre 2. Comme dans les variantes precedemment decrites, de preference, ledit enroulement tubulaire de faible diametre 2 est realise en materiau de qualite alimentaire, metallique, plastique ou composite, et est realise a partir d'un tube d'une a quelques dizaine(s) de millimetres de diametre et de quelques millimetres d'epaisseur. Comme dans les autres variantes, le reservoir miniaturise de gaz comprime 1 est relic au milieu ambient, hostile, par une vanne de remplissage a acces exterieur 3, associee a un clapet anti-retour d' isolation 4 pour eviter toute penetration d'eau, de fumee ou d'air pollue, pendant le remplissage. Cependant, la disposition de la presente variante, dans laq uel le led it reservoi r m i n iatu rise de gaz com prime 1 est en rou le a utou r de la cartouche unique de filtration du gaz 6 expire par l'utilisateur permet un gain supplementaire d'encombrement, laissant audit utilisateur une plus grande latitude de deplacement dans les passages etroits ou encombres. La figure 5 schematise une partie du dispositif autonome de respiration de securite, constitue de deux demi-reservoirs (1a et 1b), constitue chacun d'un enroulement tubulaire de faible diametre, enroule autour de deux demi-cartouches de filtration (6a et 6b) du gaz expire par l'utilisateur; les deux demi-reservoirs (1a et 1b) vent relies entre eux par l' i ntermed iai re de la van ne de rem pl issage avec acces exterieu r rapide 3 3 0 associee a deux clapets anti-reto u r d' isolation (4a et 4b). II est bien evident que la disposition desdits demi-reservoirs miniaturises de gaz comprime (1a et 1b) autour de la cartouche unique de filtration 6 ou des deux demi-cartouches (6a, 6b) du gaz expire par l'utilisateur peut etre utilisee dans tout dispositif de respiration de securite en milieu hostile ou le gain de masse et de volume, comme l'accroissement de securite, de mobilite et de souplesse de l'utilisateur constituent des elements importants, y compris dans des systemes complexes a au moins deux sous-systemes respiratoires independents, de securite en milieu hostile. II est bien evident que ledit reservoir miniaturise de gaz comprime 1 S peut etre utilise dans tout dispositif de respiration de securite en milieu hostile ou le gain de masse et de volume, comme l'accroissement de securite, de mobilite et de souplesse de l'utilisateur constituent des elements importants, y compris dans des systemes complexes a au moins deux sous-systemes respiratoires independents, de securite en milieu hostile. Le reservoir miniaturise de gaz comprime pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile objet de ['invention offre, par rapport a la solution connue de l'art anterieur constitue de la bouteille de gaz comprime classique, de multiples avantages, parmi lesquels les principaux sont: - la securite, en eliminant les risques de blessure de l'utilisateur, grace a la robustesse du reservoir miniaturise de gaz comprime, constitue de deux demi-reservoirs; cette disposition limite les consequences d'une eventuelle explosion en raison de la constitution meme audit reservoir miniaturise de gaz comprime dont les parois vent minces et resistantes; - I'accroissement de confort, de souplesse, de mobilite et d'agilite de l'utilisateur, grace a la reduction de masse et de volume du dispositif autonome de respiration subaquatique permise, egalement, par la miniaturisation du reservoir de gaz comprime; - la facilite de stockage, de transport, de manutention et d'utilisation, grace au gain de masse et de volume lui aussi obtenu par la miniaturisation du circuit de gaz comprime objet de ['invention; - la versatilite d'utilisation, ledit reservoir miniaturise de gaz comprime pouvant equiper de nombreux dispositifs autonomes de respiration, soit en lieu et place de la bouteille de gaz comprime de l'art anterieur, soit en permettant de nouvelles applications jusqu'alors impossibles en raison de 3 0 I'encom brement de lad ite boutei lle de gaz com prime; - I'augmentation d'autonomie respiratoire, resultant, a la fois du gain de masse et de volume et de la possibilite d 'accro^'tre la pression du gaz, dans le reservoir miniaturise de gaz comprime. En resume, il est bien evident que le reservoir miniaturise de gaz comprime pour dispositif autonome de respiration, selon ['invention, resout les problemes de securite et d 'autonomic respiratoire, de confort et de souplesse d'utilisation, de manutention audit dispositif a terre comme dans les passages difficiles, pollues ou encombres, en proposant, dans ses diverges variantes et applications, un appareil allege, versatile, simple et economique a realiser. Ledit reservoir miniaturise de securite peut, ainsi, equiper les dispositifs respiratoires de plongeurs, de pompiers, de secouristes ou de toute personne destinee a se deplacer en milieu hostile. II est bien evident que l'homme de l'art pourra combiner les differentes variantes du reservoir miniaturise pour dispositif autonome de respiration subaquatique, objet de ['invention, les employer dans differentes applications ou utiliser des moyens equivalents, sans sortir du cadre de ['invention. REVENDICATIONS 1 - Reservoir miniaturise de gaz comprime (1) pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile, constitue d 'un enroulement tubulaire de falble diametre (2), en materiau de qualite alimentaire, equipe d'une vanne de remplissage a acces exterieur rapide (3) autorisant le remplissage audit reservoir miniaturise de gaz comprime (1), caracterise en ce qu'il est constitue de deux demi-reservoirs (1a, 1b) relies entre eux par ladite vanne de remplissage a acces exterieur rapide (3) par l'intermediaire de deux clapets anti-retour d'isolation (4a, 4b) permettant, de ce fait, la mise en communication desdits deux demis reservoirs (1a, 1b) pour le remplissage en fonctionnement, meme en milieu hostile ou ['isolation de l'un d'entre eux (1a ou 1b), le reste du temps. 2 - Reservoir miniaturise de gaz comprime (1) pour disposiuf autonome de respiration de securite en milieu hostile selon la revendication 1, caracterise en ce que ledit enrouiement tubulaire de faible diametre (2) est realise en un materiau amagnetique, leger et resistant a une pression du gaz superieure a celle utilisee dans les bouteilles de gaz comprime de l'art anterieur, tel qu'un materiau plastique. 3. Reservoir miniaturise de gaz comprime (1) pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile selon l'une des revendications 1 ou 2, caracterise en ce que ledit enroulement tubulaire de faible diametre (2) est realise en un materiau amagnetique, leger et resistant a une pression du gaz superieure a celle utilisee dans les bouteilles de gaz comprime de l'art anterieur, tel qu 'un materiau composite. 4. Reservoir miniaturise de gaz comprime (1) pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile selon l'une des revendlcations 1 a 3, caracterise en ce qu'il est constitue de deux demi- reservoirs (1a, 1b), enroules autour d'une cartouche unique de filtration (6) du gaz expire par l'utilisateur. 5. Reservoir miniaturise de gaz comprime (1) pour dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile selon l'une des revendications 1 a 4, caracterise en ce qu'il est constitue de deux demi reservoirs (1a, 1b), enroules autour de deux demies cartouches de filtration (6a, 6b) du gaz expire par l'utilisateur. 6. Dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile a recyclage du gaz, caracterise en ce ou'il comporte un reservoir miniaturise de gaz comprime (1), conforme a l'une des revendications 1 a 5, relic a l'embout respirateur (5) de l'utilisateur par l'intermediaire d'un circuit respiratoire comportant une cartouche de filtration (6) du gaz expire par ledit utilisateur et un sac respiratoire (7), ledit reservoir miniaturise de gaz comprime (1) constitue de demi-reservoirs (1a, 1b) etant isole ou mis en communication avec ledit circuit respiratoire par l'intermediaire d'une double vanne d 'isolation (8a, 8b) et d' u n d ouble system e d'injection d u gaz com p ri me (9a, 9b) d ans led it ci rcu it respiratoire. 7. Dispositif autonome de respiration de securite en milieu hostile a recyclage du gaz, compose d'au moins deux soul-ensembles respiratoires independents montes en parallele, et partageant le reservoir de gaz comprime (1) constitue de deux demi-reservoirs (1 a, 1 b) conformes a l'une des revendications 1 a 5, ledit reservoir miniaturise de gaz comprime (1a, 1b) etant isole ou mis en communication avec le circuit respiratoire par l'intermediaire