Appareil respiratoire à air comprimé pour la plongée sous-marine

Abstract

 Appareil respiratoire à air comprimé, en particulier pour la plongée sous-marine, comportant des moyens d'amenée d'air comprimé (1) débouchant dans une chambre de détente (15) de l'air comprimé, par l'intermédiaire d'une vanne (6, 7, 2, 10, 13, 3, 14) dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par des moyens (4) sensibles à l'effort inspiratoire de l'utilisateur, et un embout buccal (22) comportant un conduit (21) qui met en communication la chambre de détente (15) avec la bouche de l'utilisateur.
Selon l'invention, le conduit (21) de l'embout buccal (22) comporte des moyens (5) formant obstacle à la libre circulation de l'air de la chambre de détente (15) vers la bouche de l'utilisateur, lesdits moyens (5) ayant une forme telle que la dépression nécessaire à l'ouverture de la vanne est comprise entre - 6 mbar et + 6 mbar pour un débit de 400 litres/mn.

Description

[0001] La présente invention concerne l'appareil respiratoire à air comprimé, en particulier pour la plongée sous-marine, comportant des moyens d'amenée d'air comprimé débouchant dans une chambre de détente d'air comprimé par l'intermédiaire d'une vanne dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par des moyens sensibles à l'effort inspiratoire de l'utilisateur, et un embout buccal comportant un conduit qui met en communication la chambre de détente avec la bouche de l'utilisateur.

[0002] Les appareils respiratoires modernes à air comprimé sont généralement du type à deux étages de détente. L'air comprimé des bouteilles portées par le plongeur est détendu une première fois d'une haute pression (environ 200 bars) à une pression dite intermédiaire (environ 9 bars) par un détendeur fixé sur lesdites bouteilles. Cet air à pression intermédiaire est amené par un flexible à un deuxième étage qui est relié à la bouche du plongeur par un embout buccal.

[0003] Dans ce deuxième étage, l'air est détendu de la pression intermédiaire à la pression ambiante, par un mécanisme actionné par la dépression provoquée par une demande d'air de la part du plongeur. Le débit d'air fournit par le deuxième étage en fonction de la dépression qui lui est appliquée par la demande d'air provoquée par le plongeur, caractérise la performance d'un appareil respiratoire.

[0004] Un détendeur de deuxième étage sera considéré généralement comme d'autant plus agréable pour l'utilisateur et performant que la dépression nécessaire pour obtenir un débit donné sera faible. Toutefois, ce type de matériel doit pouvoir répondre aux exigences des différents types d'utilisateurs. Lorsque les utilisateurs sont des plongeurs professionnels, en particulier lorsqu'il s'agit de plongeurs travaillant sous l'eau et faisant des efforts physiques, il est souhaitable que ceux-ci fassent un effort inspiratoire minimum pour déclencher l'arrivée d'air de respiration. Pour cela, il est nécessaire que l'ouverture de la vanne se fasse sous une dépression minimum. Inversement, lorsque ce matériel est utilisé dans les écoles de plongée sous-marine, il est nécessaire au contraire que la vanne s'ouvre sous une dépression accrue, c'est-à-dire un effort inspiratoire important, afin d'éviter une assistance trop forte desdits utilisateurs. De plus, selon la profondeur à laquelle est utlisé le matériel, le débit d'air est plus ou moins important, augmentant avec la profondeur à laquelle se trouve le plongeur.

[0005] En outre, malgré les tolérances sérrées de fabrication, une petite différence dans les caractéristiques mécaniques des éléments de commande de la vanne de l'appareil respiratoire peuvent se traduire par une différence importante au niveau de l'effort inspiratoire du plongeur, toutes choses égales par ailleurs.

[0006] L'appareil selon l'invention permet de résoudre les différents problèmes exposés ci-dessus. Dans ce but, il est caractérisé en ce que le conduit de l'embout buccal comporte des moyens formant obstacle à la libre circulation de l'air de la chambre de détente vers la bouche de l'utilisateur, lesdits moyens ayant une forme telle que la dépression nécessaire pour l'ouverture de la vanne est comprise entre - 6 millibars et + 6 millibars pour un débit de 400 litres/mn.

[0007] De préférence, les moyens formant obstacle seront réglables de manière à créer un effort inspiratoire plus ou moins important selon la position desdits moyens.

[0008] Selon un mode préférentiel de réalisation, lesdits moyens formant obstacle seront constitués par une languette séparant le conduit en un premier et second sous-conduits.

[0009] De préférence, l'extrémité de la languette située du côté de la chambre de détente, sera placée en saillie dans ladite chambre de manière à créer une perte de charge dans le flux de gaz comprimé issu de la chambre vers le conduit. Afin d'améliorer encore cette perte de charge, la vanne, de préférence constituée d'un clapet mobile sur son siège placé à l'extrémité du conduit sera entourée d'un logement cylindrique perçé d'une ouverture par laquelle s'échappe le gaz issu du conduit, cette ouverture étant orientée vers l'extrémité en saillie de la languette. Cette ouverture sera de préférence placée à proximité dudit conduit.

[0010] Selon une seconde forme de réalisation de l'invention, l'appareil comportera des moyens pour le réglage du déplacement de la languette parallèlement à elle-même dans le conduit. Selon une troisième forme de réalisation de l'invention, la languette sera mobile autour d'un axe situé dans son plan et sensiblement parallèle au plan d'extrémité de l'embout buccal, ladit languette comportant des moyens de commande placés à l'extérieur de l'embout buccal pour commander la rotation de celle-ci dans le conduit.

[0011] L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants, donnés à titre non limitatif, conjointement avec les figures qui représentent :

- la figure 1 une vue en coupe de l'appareil respiratoire selon l'invention ;

- la figure 2 une vue selon l'axe A-A du respirateur de la figure 1 ;

- la figure 3 une vue en coupe selon l'axe C-C de l'appareil de la figure 1 ;

- la figure 4 une vue en coupe de l'appareil de la figure 3 au niveau de l'embout buccal ;

- les figures 5, 6, 7, des variantes de réalisation de l'appareil selon l'invention ;

- la figure 8 une illustration des courbes représentant le débit d'air comprimé en l/mn en fonction de la dépression, selon les différentes positions de la lame de réglage telle que représentées sur la figure 4.

[0012] Sur la figure 1 est représentée une vue en coupe schématique de l'appareil selon l'invention. L'appareil comporte une flexible 1 d'amenée d'air comprimé à l'appareil selon l'invention, communément appelé deuxième étage de détente de l'air comprimé de respiration. Cet appareil comporte un conduit d'arrivé de gaz comprimé 6 dont l'extrémité 70 constitue le siège d'un clapet 7 de la vanne de passage de l'air comprimé arrivant à moyenne pression dans la chambre de détente 15 de ce deuxième étage. Ce clapet 7 est solidaire d'une platine carrée 71 placée dans un logement cylindrique 13. De cette manière, on dégage ainsi des passages 9 et 72 entre les côtés de la platine 71 et le logement 13, permettant la communication entre l'espace 8 situé autour de l'extrémité du conduit d'amenée de gaz 6 et l'espace 11 situé à l'intérieur de la chambre cylindrique 13. Celle-ci se termine par une extrémité supérieure 73 sur laquelle vient prendre appui un ressort de rappel 10 qui repousse la platine 71 et le clapet 7 sur son siège 70. La platine 71 est solidaire d'un axe 2 traversant le capuchon supérieur 73 du logement cylindique 13 et solidaire d'un levier 3 dont l'extrémité 14 vient au contact de la membrane 4. Celle-ci vient se fixer au-dessus de la chambre de détente 15, par son extrémité périphérique 18 formant joint, séparant ainsi ladite chambre 15 d'un espace supérieur 74 dans lequel on retrouve le fluide ambiant (c'est-à-dire l'eau lors de la plongée). Cet espace 74 est délimité par un couvercle 75 placé au-dessus le chambre 15, au centre duquel est situé un bouton poussoir 16 rappelé dans la position illustrée sur la figure par un ressort de rappel 17. Ce bouton poussoir permet de faire fonctionner à vide l'appareil de manière connue en soi par action du levier 76 sur la membrane 4 et le levier 3 qui vient commander l'ouverture de la vanne. Le logement cylindrique 13 comporte au voisinage de son couvercle 73, une ouverture 12 dont l'axe 20 est orienté sensiblement en direction du conduit 21 (voir figure 2). La chambre de détente 15 comporte une paroi cylindrique verticale 19 sur laquelle vient s'appuyer l'air issu de l'ouverture 12 selon la direction de l'axe 20, cette paroi 19 conduisant l'air comprimé vers le conduit 21. Celui-ci comporte sur les figures 1 et 2 une languette 5 disposée sensiblement au milieu dudit conduit 21.

[0013] Le fonctionnement du dispositif représenté sur les figures 1 et 2 est le suivant :
Lorsque l'utilisateur, dont la bouche se trouve à l'extrémité de l'embout buccal 22 (voir figure 3), fait un effort inspiratoire, ceci provoque une dépression dans la chambre 15. Cette dépression engendre un déplacement de la membrane souple 4 compte-tenu de la pression du fluide régnant dans le logement 74. Le déplacement de cette membrane (vers le bas sur la figure 1) engendre le déplacement (vers le bas) du levier 3 qui vient commander le déplacement longitudinal de l'axe 2, en s'opposant à la force développée par le ressort de rappel 10. Le clapet 7 se sépare de son siège 70, ce qui autorise le passage d'air comprimé du conduit 6 via la chambre 8, les passages 9-72, le logement 11, cet air comprimé étant éjecté par l'ouverture 12 en direction du conduit 21, et remplissant de ce fait la chambre 15. Lorsque l'utilisatuer n'exerce plus d'effort inspiratoire suffisant, la pression dans la chambre 15 devient égale à la pression dans le logement 74, ce qui ramène la membrane 4 dans sa position d'équilibre stable, position dans laquelle le levier 3 commande la fermeture du clapet 7 sur son siège 70.

[0014] La figure 3 explicite plus particulièrement le rôle et la fonction de la languette 5 dans le conduit 21. Cette languette 5 comporte une première partie 34 située du côté de la chambre de détente 15, l'extrémité supérieure 37 de cette languette 5, délimitée par le prolongement de la paroi inférieure 29 de la chambre de détente 15, se trouvant ainsi en saillie, d'une hauteur l₀ à l'intérieur de ladite chambre de détente 15. La première partie rectangulaire 34 de la languette 5, de largeur l₁, se prolonge par une seconde partie 35 de forme également sensiblement rectangulaire, de largeur l₂ supérieure à l₁. Les jonctions des première et deuxième parties 34 et 35 de la languette 5 déterminent ainsi des butées 301 et 310, venant au contact d'épaulements 30 et 31, situés au fond des rainures de réglage 38 et 39 (figure 4). La seconde partie 35 de la languette 5 se termine par un évasement délimité par des parties arrondies 32 et 33 venant au contact des parois de l'embout buccal 22. Le bord 76 de la languette 5 qui affleure à l'extérieur de l'embout buccal 22 a ainsi une largeur l₃ supérieure à l₂.

[0015] Sur la figure 4 qui est une vue en coupe selon B-B de l'appareil de la figure 3, est illustré le réglage et la fonction de la languette 5. Le conduit 21, est délimité par une paroi extérieure 77 dans laquelle est placée une paroi adjacente 78. Sur les deux bords parallèles et opposés 62, 63 (horizontaux sur la figure) de cette paroi intérieure 78, sont disposés respectivement dix rainures inférieures 38 et dix rainures supérieures 39. Chacune de ces rainures a une position repérée par les repéres L₁ à L₁₀. Le repére L₁ correspondant aux rainures 38 et 39 situées à l'extrémité droite de la figure 4, tandis que le repére L₁₀ correspond aux rainures 38 et 39 situées à l'extrémité gauche sur la figure 4. La languette 5 peut ainsi être déplacée dans l'une quelconque des dix positions L₁ ... L₁₀. Quelle que soit la position, celle-ci délimite deux sous-conduits 60 et 61 du conduit 21. La position L₁ de la lame est la position correspondant sur la figure 2 à la lamelle 5 située à proximité de l'orifice 12 (position la plus à gauche sur la figure 2).

[0016] La figure 8 montre les résultats obtenus avec un appareil tel que défini sur les figures précédentes. Les courbes illustrées du débit en l/mn d'air comprimé en fonction de la dépression créée par l'utilisateur, montrent que le dispositif dans l'exemple réalisé n'a pas d'influence jusqu'à un débit de l'ordre de 200 l/mn (pour une inspiration à la pression atmosphérique). Par contre, au-delà de 200 l/mn comme cela est représenté sur cette figure, on voit l'influence de la position de la languette dans le conduit 21. Lorsque la languette est en position L₁ (la plus à gauche sur la figure 2), l'effort inspiratoire augmente lorsque le débit augmente. La dépression est de l'ordre de 7 millibars pour un débit de 400 l/mn, ce qui signifie un effort assez important à l'inspiration au fur et à mesure de la descente du plongeur. En position L₅, la dépression est sensiblement constante, comme en position L₄, ce qui signifie que l'effort inspiratoire du plongeur sera le même quelle que soit la profondeur à laquelle il se trouve. Des positions L₆ à L₁₀, on voit que le plongeur à chaque inspiration aura à fournir le travail nécessaire pour arriver au débit de 300 l/mn, l'effort inspiratoire à partir de ce débit devenant nul. Bien entendu, lorsque les poumons du plongeur sont remplis d'air, le clapet 7 vient se refermer sur son siège 70.

[0017] Les figures 5, 6 et 7 représentent des variantes de réalisation de la languette représentée sur les figures précédentes. Sur la figure 5, il est prévu un déplacement de la languette parallèlement à elle-même dans le conduit 21. Pour ce faire, ladite languette 5 est solidaire d'une vis sans fin 51 comportant à son extrémité droite sur la figure un bouton de manoeuvre 50. Celui-ci est situé à l'extérieur de l'embout buccal, placé de manière à ne pas géner le plongeur lorsque l'embout est placé dans la bouche de celui-ci. Le plongeur peut ainsi en tournant le bouton 50 dans le sens voulu déplacer la languette 5 dans un sens ou dans l'autre et ainsi augmenter ou diminuer la dépression.

[0018] La figure 6 représente une variante de la figure 5 dans laquelle la languette 5 est solidaire d'un axe 54 qui peut se déplacer en translation à travers l'embout buccal 22, grâce à deux queues de manoeuvre 52 et 53 placées de part et d'autre de cet axe 54. De préférence, sont prévus un certain nombre de points d'équilibre stable : crans, points durs, etc...

[0019] Dans les deux cas représentés sur les figures 5 et 6, la languette 5, comme dans l'exemple de réalisation des figures 1 à 4, peut être placé en saillie dans la chambre de dépression 15, avec les avantages qui en résultent au niveau de la perte de charge engendrée par l'extrémité en saillie de ladite languette 5.

[0020] La figure 7 représente une variante de réalisation de l'invention dans laquelle le déplacement de la languette est assuré par rotation selon un axe 80 définit conformément à la revendication 14. La commande de rotation s'effectue par l'intermédiaire de l'axe 56, du bouton de commande 55 et d'un système d'engrenages connu en soi 57. De préférence, on utilisera un certain nombre de positions stables de la languette, telles que 58 (crans, points durs, ...). Cette variante ne présente cependant pas l'avantage des précédentes car compte tenu généralement des dimensions et de la forme du conduit 21 (voir en particulier la figure 4), la languette ne peut se trouver en saillie dans la chambre 15. De plus, à partir d'une certaine position, le déplacement de quelques degrés provoque une très importante perte de charge, ce qui rend cette variante plus difficilement utilisable.

Revendications

1. Appareil respiratoire à air comprimé, en particulier pour la plongée sous-marine, comportant des moyens d'amenée d'air comprimé (1) débouchant dans une chambre de détente (15) de l'air comprimé, par l'intermédiaire d'une vanne (6, 7, 2, 10, 13, 3, 14) dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par des moyens (4) sensibles à l'effort inspiratoire de l'utilisateur, et un embout buccal (22) comportant un conduit (21) qui met en communication la chambre de détente (15) avec la bouche de l'utilisateur, caractérisé en ce que le conduit (21) de l'embout buccal (22) comporte des moyens (5) formant obstacle à la libre circulation de l'air de la chambre de détente (15) vers la bouche de l'utilisateur, lesdits moyens (5) ayant une forme telle que la dépression nécessaire à l'ouverture de la vanne est comprise entre - 6 mbar et + 6 mbar pour un débit de 400 litres/mn.

2. Appareil respiratoire selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant obstacle sont réglables de manière à créer un effort inspiratoire plus ou moins important selon la position desdits moyens.

3. Appareil respiratoire selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens formant obstacle sont constitués par une languette séparant le conduit (21) en un premier et un second sous-conduits (60, 61).

4. Appareil respiratoire selon la revendication 3, caractérisé en ce que la languette comporte deux côtés sensiblement parallèles (90, 91) qui viennent se loger respectivement dans une première (38) et dans une seconde (39) rainures disposées sur deux parois opposées (62, 63) du conduit 21.

5. Appareil respiratoire selon la revendication 4, caractérisé en ce que sur les deux parois opposées (62, 63) du conduit 21 sont disposées une pluralité de premières rainures (38) et de secondes rainures (39) constituant des moyens de réglage de la languette (5).

6. Appareil respiratoire selon les revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la languette (5) comporte une première partie sensiblement rectangulaire (36) située du côté de la chambre de détente (15) et une seconde partie sensiblement rectangulaire (35) prolongant la première, mais plus large que celle-ci, définissant une première et seconde butée (301, 310) coopérant avec un premier et un second épaulement (30, 31) situé dans les première et seconde rainures (38, 39).

7. Appareil respiratoire selon la revendication 6, caractérisé en ce que la seconde partie (35) de la languette (5) se termine au niveau de l'embout buccal (22) par un évasement (32, 33).

8. Appareil respiratoire selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que l'extrémité (37) de la languette (5) située du côté de la chambre de détente (5) est placée en saillie dans la chambre (15) de manière à créer une perte de charge dans le flux de gaz comprimé issu de la chambre (15) vers le conduit (21).

9. Appareil respiratoire selon la revendication 8, caractérisé en ce que la vanne (67, 2, 10, 13, 3, 14) est constituée d'un clapet mobile (7) sur le siège (70) jusqu'à l'extrémité du conduit (6), entourés d'un logement cylindrique (13) percé d'une ouverture (12) par laquelle s'échappe le gaz issu du conduit 6, cette ouverture (12) étant orientée vers l'extrémité en saillie (37) de la languette (5).

10. Appareil respiratoire selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ouverture (12) est placée à proximité du conduit 21.

11. Appareil respiratoire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour le réglage du déplacement de la languette parallélement à elle-même dans le conduit (21).

12. Appareil respiratoire selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de réglage sont constitués par une vis sans fin (51) sur laquelle se déplace la languette (5), la rotation de la vis (51) étant commandée par un bouton de commande (50) placé sur l'embout buccal, à l'extérieur de celui-ci mais à proximité du fond de la chambre de détente (15).

13. Appareil respiratoire selon la revendication 11, caractérisé en ce que la languette est solidaire d'un axe (54) déplacable latéralement par crans successifs à l'aide de queues de manoeuvre (52, 53) placées de part et d'autre de l'axe (54), à l'extérieur de l'embout (22).

14. Appareil selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la languette est mobile autour d'un axe situé dans son plan et sensiblement parallèle au plan d'extrémité de l'embout buccal (22), ladite languette comportant des moyens de commande placés à l'extérieur de l'embout buccal pour commander la rotation de cell-ci dans le conduit (21).

15. Appareil respiratoire à air comprimé, en particulier pour la plongée sous-marine, comportant des moyens d'amenée d'air comprimé (1) débouchant dans une chambre de détente (15) de l'air comprimé, par l'intermédiaire d'une vanne (6, 7, 2, 10, 13, 3, 14) dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par des moyens (4) sensibles à l'effort inspiratoire de l'utilisateur, et un embout buccal (22) comportant un conduit (21) qui met en communication la chambre de détente (15) avec la bouche de l'utilisateur, caractérisé en ce que le conduit (21) de l'embout buccal (22) comporte des moyens (5) formant obstacle à la libre circulation de l'air de la chambre de détente (15) vers la bouche de l'utilisateur, lesdits moyens (5) comportant des moyens de réglage parallèlement à eux-mêmes dans le conduit (21).

Dessins