EP1189806B1 - Auto-respirateur subaquatique a rechargement manuel integre - Google Patents

Auto-respirateur subaquatique a rechargement manuel integre Download PDF

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EP1189806B1
EP1189806B1 EP01929760A EP01929760A EP1189806B1 EP 1189806 B1 EP1189806 B1 EP 1189806B1 EP 01929760 A EP01929760 A EP 01929760A EP 01929760 A EP01929760 A EP 01929760A EP 1189806 B1 EP1189806 B1 EP 1189806B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
self
breathing apparatus
contained breathing
air
bottle
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP01929760A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP1189806A1 (fr
Inventor
André-Pierre SAURAT
Philippe Michel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Salomon SAS
Original Assignee
Salomon SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Salomon SAS filed Critical Salomon SAS
Publication of EP1189806A1 publication Critical patent/EP1189806A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1189806B1 publication Critical patent/EP1189806B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B33/00—Pumps actuated by muscle power, e.g. for inflating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/02—Divers' equipment
    • B63C11/18—Air supply
    • B63C11/22—Air supply carried by diver
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63C—LAUNCHING, HAULING-OUT, OR DRY-DOCKING OF VESSELS; LIFE-SAVING IN WATER; EQUIPMENT FOR DWELLING OR WORKING UNDER WATER; MEANS FOR SALVAGING OR SEARCHING FOR UNDERWATER OBJECTS
    • B63C11/00—Equipment for dwelling or working underwater; Means for searching for underwater objects
    • B63C11/02—Divers' equipment
    • B63C11/18—Air supply
    • B63C11/22—Air supply carried by diver
    • B63C2011/2272—Pumps specially adapted for filling breathing air into tanks for compressed air, e.g. manual pumps

Definitions

  • the present invention relates to an autonomous underwater respiratory system including a bottle of compressed air that incorporates its own means of air refilling using a manually driven pump.
  • the diver can be powered in compressed air from the surface as in the case of a helmet and cable suit, or thanks to a bottle of compressed air carried by the diver.
  • the present invention relates to the inflation of the compressed air cylinder.
  • the goal aimed at releasing the disadvantages presented above.
  • DE-A1-4 341 910 discloses an underwater respiratory system.
  • Document DE-4341910 describes an underwater respiratory system comprising a pump arranged outside the system.
  • Document DE-25.32.533 describes a system in which the tank remains on the surface. said system comprising a manual pump integrated in the tank.
  • the present invention provides a self-respirator underwater of the aforementioned type. It is characterized in particular that the bottle can be pressurized air using an integrated hand pump. Located inside the bottle it allows to pressurize the latter to approximately ten bars.
  • This bottle further comprises a loading and unloading valve.
  • This device is equipped with a holding assembly fitting on the diver's back.
  • the pressurized air of the bottle is transmitted to the diver via a flexible conduit and a pressure reducer a stage that regulates the suction pressure at the ambient pressure of the water.
  • the underwater respirator has a mass substantially equal to its volume multiplied by the density of the water in which he is immersed.
  • the main advantage of the underwater respirator according to the invention lies in the fact that it allows to inflate the bottle with compressed air without having recourse to a compressor.
  • the handle that connects and allows to operate simultaneously the two rods of the pistons must allow, on the one hand to inflate the bottle with both hands and secondly to comfortably carry the bottle.
  • a locking system locks the handle in the down position.
  • the dual body pump system improves the relationship between the number of pump strokes and efforts to exert on the handle compared to a single pump body.
  • the underwater respirator will include a depth clamping system that will reduce the regulator air flow to from a specific depth.
  • the self-breathing subaquatic respirator will be equipped with a waterproof pressure gauge to monitor the variation of air pressure in the bottle in immersion only during inflation.
  • This manometer is either attached to the bottle or connected Removable way to the loading and unloading valve via a flexible cord.
  • This manometer informs the diver of the remaining air autonomy which allows to anticipate the moment of its rise to the surface.
  • the auto respirator underwater is equipped with a regulator allowing to deliver to the diver a pressure of air breathable substantially equal to the ambient pressure of the water while the pressure at the inside of the bottle varies during the dive from a dozen bars to 1 bar.
  • this regulator is standard second stage type that is used on bottles traditional dives in addition to a first stage regulator.
  • the low internal pressure of the bottle does not justify the use of a regulator first stage, the regulator is connected directly to the compressed air cylinder with a quick connector and a hose.
  • the internal pressure of the bottle is substantially equal to the ambient pressure of the water, breathing becomes more difficult which tells the diver to go back to the surface.
  • the underwater respirator comprises a back support assembly of "straps" type consisting of two straps attached to both ends of the bottle ensuring the vertical maintenance of the latter on the back of the diver and on the other hand a ventral strap "belt” allowing stability horizontal of the bottle.
  • the compressed air bottle is attached to a vest for holding on the diver's back.
  • Said vest consists of a or several inflatable pockets to act on the buoyancy of the diver.
  • the compressed air cylinder includes a support foot for stabilizing said bottle during inflation.
  • the diver can thus by putting his feet on these appendages maintain the bottle plated on the ground.
  • these appendages are either folded inside a support so as not to annoy the diver in his movements, folded up along the bottle.
  • a clamping system (11) of the depth which, for example, will reduce the air flow of the regulator from a given depth, is fixed on the supply duct in air.
  • a charge and discharge valve (8) is attached to the top of the bottle.
  • a support leg consisting of a support (27) inside which are two telescopic or foldable appendages (13), (14), this to give the bottle greater stability in a vertical position when refilling of the bottle with the pump.
  • two vertical straps (32a, 32b) which form a carrying system allowing the diver to carry the bottle on the back while diving.
  • the pump comprises two bodies parallel (18) and (19) of equal lengths arranged side by side. These bodies are obstructed by upper part by a plate (5) upper which is also the cap of the bottle (1).
  • the lower end of the primary pump body (18) is completely obstructed while that of the secondary pump body (19) has a lower injection port air equipped with a non-return valve (20).
  • the two pump bodies (18), (19) are thus secured to the bottle (1) by through the plate (5).
  • the pump body (18) constitutes a primary chamber CP, while the body of pump (19) constitutes a secondary chamber CS, the two chambers may have different sections.
  • the primary chamber CP receives a piston indicated generally in (17) of the cup comprising a deformable lip (17a) which is adapted at the end of a door rod piston (4) passing through the upper plate (5).
  • a seal (23) and a guide ring (21) are housed in the upper plate (5) for sealing and guiding between the latter and the piston rod (4).
  • the secondary chamber CS also receives a piston (16) with a cup comprising a deformable lip (16 a) which is fixed at the end of a piston rod (3) passing through the plate upper (5), a seal (22) and a guide ring (21) are housed in the plate upper (5) for sealing and guiding between the latter and the door rod piston (3).
  • the pistons (16) and (17) are substantially at the same level within each rooms, so that they are both together at a low point or at a high point, but the lips (16a) and (17a) of the cups are oriented in opposition; more precisely the lip (17a) of the piston (17) of the primary chamber CP is directed upwards, that is to say, to the plate (5), while the lip (16a) of the piston (16) of the secondary chamber CS is directed downwards, that is to say towards the bottom of the body (19).
  • the two chambers CP and CS are in communication in upper part for example by means of a channel (24), while in the lower part the chamber CS is in communication with the interior of the bottle through a lower orifice (20) provided with a valve check.
  • the rod (4) which carries the piston of the primary chamber is hollow on all its length, its lower orifice opens under the piston (17) while its end upper is clogged. In this way, both chambers (CP, CS) are arranged functionally in series.
  • the air inlet is realized by a transverse orifice (26) which is positioned at the level or below the seal when the pump is locked in the down position, but above of the seal when the rod (4) is moved upwards, so as to the primary chamber in communication with the atmosphere.
  • the plate (5) is pressed against the orifice of the bottle (1) thanks to a circular flange (6) screwed on the outer contour of the orifice, the seal between the orifice and the plate (5) is provided by an O-ring (25).
  • the cups (16a, 17a) of the two pistons (16, 17) therefore divide the inside of the pump body into three compartments whose volumes respective ones vary according to the position of the pistons.
  • the first compartment is the one (outlet cavity) delimited below the cup (17a) in the primary chamber (CP).
  • the second compartment includes the upper portions (or transfer cavities) primary and secondary chambers, ie those located above the cups (16a, 17a). These two portions are indeed connected by the channel (24) so as to form only one compartment in which the pressure is always uniform.
  • the third compartment is the one located below the cup (16a) of the chamber secondary (CS) (and forming output cavity for the secondary chamber).
  • the volume of the second compartment decreases, so the pressure of the air contained there tends to increase.
  • the air in the second compartment is driven to the third compartment, which is permitted by the orientation of the lip of the cup (16a).
  • the final volume of the third compartment is substantially less than the initial volume of the second compartment.
  • the volume of the third compartment decreases, which performs a second compression stage of the air contained in this third compartment.
  • a limit pressure which is depending on the pressure in the bottle and the calibration of the non-return valve, pressurized air is evacuated, without possibility of return, towards the inside of the bottle through the orifice lower (20).
  • the construction with double pistons thus makes it possible to carry out a compression in two floors.
  • the compression ratio of the first stage can be modified by modifying the respective volumes of primary and secondary rooms. So with a secondary chamber smaller diameter than the primary chamber, we obtain a compression ratio more high for the first compression stage.
  • the dual-stage pumping system compression that is used here is particularly advantageous because it reduces the time needed to refill the bottle.
  • a pumping system with stages multiple compressors may be provided, for example having a pump provided as many successive bodies as desired compression stages.
  • the auto respirator according to the invention comprises an improved pumping system.
  • the mode embodiment of Figure 2 it is a pumping system with two bodies capable to perform a two-stage compression.
  • the embodiment of FIG. comprises an outlet cavity (ie a cavity in which the air undergoes a final compression before being expelled to the tank) while in this third mode of realization, the pumping system has two output cavities that can be activated simultaneously or one of which can be disabled.
  • the pump comprises two chambers primary (CP) and secondary (CS) cylindrical arranged geometrically parallel to each other, each chamber receiving a piston (46, 48) mounted at the end of a rod (42, 44) movable axially, the two rods being actuated by a common handle (40).
  • CP primary
  • CS secondary
  • the mounting of the pump bodies inside the bottle is identical to that described more high.
  • the pistons (46, 48) are sealed pistons that allow no air passage between the room portions they delimit.
  • Each chamber thus has an air outlet cavity (50, 52) which, in the embodiment, is constituted by the lower portion of each of the two chambers and which has an air outlet (54, 56) opening into the bottle.
  • Each outlet port (54, 56) is associated with a non-return system (58, 60), such that a valve, allowing the passage of air only from the corresponding outlet cavity to inside the bottle.
  • each of the two chambers constitutes a transfer cavity (62, 64).
  • the two transfer cavities are connected to each other, as before, by a connecting channel (66) to form a transfer compartment similar to the second compartment of the embodiment of the In this embodiment, the transfer compartment has an input air intake (65) which is through a non-return valve (67). This air inlet (65) opens for example in the connecting channel (66).
  • the outlet cavity (50) of the primary chamber (CP) is connected to a conduit (68) which allows admission of air into the outlet cavity (50) through a non-return valve (70) preventing the air from coming out.
  • This duct further comprises, between the valve (70) and the cavity outlet (50), a bypass (72) which is provided with a shut-off valve (74) and which allows, when the shut-off valve (74) is open, to put the outlet cavity (50) into permanence in communication with the atmosphere. In this configuration, the cavity of output (50) of the primary chamber (CP) becomes inoperative.
  • Non-return valves (67, 70) which allow the admission of air into the compartment in the outlet cavity (50) of the primary chamber (CP) are connected to the atmosphere by a common cut-off valve (80) which makes it possible to isolate them from the water at diving court, thus preventing water from entering the pump casings.
  • This valve (80) must be open when using the pump to refill the cylinder.
  • the transfer cavity 64 of the secondary chamber is connected to the cavity of outlet (52) of this same chamber through a transfer pipe (76) in which is interposed a non-return valve (78) allowing the passage of air only from the compartment of transfer to the outlet cavity (52).
  • This tubing (76) with non-return valve, associated with the piston (48), fulfills the same function as the cup piston (16a) of the realization of Figure 2.
  • FIG. 5 is a respirator according to a first operating mode in which the shut-off valve (74) is closed.
  • the output cavity of the primary chamber is active and may notice that it operates independently of other parts of the pump.
  • the piston (46) rises from its low position to its high position, the cavity of outlet (50) from the primary chamber fills with air at atmospheric pressure through the valve (70).
  • the piston (46) moves in the other direction, the compressed air in the cavity outlet (50) can not escape through the duct (68) which is closed, and the air is thus expelled towards the inside of the bottle through the valve (58) and the outlet (54).
  • the transfer compartment fills with air, by the valve (67) and, when the pistons (46, 48) back up, the gas previously contained in the transfer compartment is transferred by the tubing (76) to the outlet cavity (52) of the secondary chamber (CS).
  • the secondary chamber has a volume that is substantially half of that of the primary chamber, so the air is that just been transferred to the outlet cavity (52) is under an absolute pressure of almost 3 bar, thus achieving a first compression stage.
  • the piston (48) goes down again, this air is still compressed in the outlet cavity (52) before being expelled inwards from the bottle.
  • the pump expels with each return of the pistons a amount of air that corresponds, at atmospheric pressure, to a volume that is close to 2.5 times the volume of the primary chamber.
  • FIGS. 2 and 4 are therefore particularly well adapted filling an air tank intended for scuba diving, including a reservoir intended to remain on the surface of the water as in the case of "Hookah". Indeed, they allow (thanks to the two bodies) to recharge the reservoir between two dives in a very short time and at the cost of a moderate effort. In addition, they allow to obtain a sufficiently high pressure in the tank (thanks to the two stages of compression) to store a large amount of air in the tank, allowing the diver to stay longer under water.

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Description

La présente invention est relative à un système respiratoire subaquatique autonome comportant notamment une bouteille d'air comprimé qui intègre son propre moyen de rechargement en air à l'aide d'une pompe entraínée manuellement.
Dans les systèmes respiratoires subaquatiques connus, le plongeur peut être alimenté en air comprimé soit de la surface comme dans le cas d'un scaphandre à casque et à câble, soit grâce à une bouteille d'air comprimé portée par le plongeur.
Les systèmes de regonflage des bouteilles d'air comprimé de plongée utilisent des compresseurs à moteurs thermique ou électrique puissants qui permettent de porter la pression interne de la bouteille aux environs de 200 bars. Cela présente l'avantage d'offrir une importante autonomie de respiration en immersion, mais possède des contreparties très contraignantes :
  • Obligation de regonfler la bouteille après environ 40 minutes de plongée.
  • De nombreux endroits dans le monde ne sont pas équipés de compresseur ce qui rend cette technique inopérante.
  • Le plongeur doit porter sur lui un matériel lourd et encombrant.
  • Il faut utiliser la bouteille dans un délai déterminé après l'avoir regonflée sinon la qualité de l'air se détériore.
  • Selon la réglementation relative aux appareils à pression, la pression élevée à l'intérieur des bouteilles de plongée impose un contrôle annuel de celles-ci.
La présente invention porte sur le gonflage de la bouteille d'air comprimé. Le but visé étant de libérer des inconvénients présentés ci-dessus.
Le document DE-A1-4 341 910 décrit un système respiratoire subaquatique.
Le document DE-4341910 décrit un système respiratoire subaquatique comportant une pompe agencée à l'extérieur du système. Le document DE-25.32.533 décrit un système de plongée dans lequel le réservoir reste en surface. ledit système comprenant une pompe manuelle intégrée dans le réservoir.
Pour atteindre cet objectif, la présente invention prévoit un auto-respirateur subaquatique du type précité. Il se caractérise notamment en ce que la bouteille peut être mise sous pression en air à l'aide d'une pompe manuelle intégrée. Située à l'intérieur de la bouteille elle permet de pressuriser cette dernière à sensiblement une dizaine de bars.
Cette bouteille comporte en outre une valve de charge et décharge. Cet appareil est équipé d'un ensemble de maintien s'adaptant sur le dos du plongeur. L'air sous pression de la bouteille est transmis au plongeur par l'intermédiaire d'un conduit flexible et d'un détendeur à un étage qui régule la pression d'aspiration à la pression ambiante de l'eau.
Pour faciliter l'immersion du plongeur, l'auto respirateur subaquatique possède une masse sensiblement égale à son volume multiplié par la masse volumique de l'eau dans laquelle il est immergé.
Le principal avantage de l'auto respirateur subaquatique selon l'invention, réside dans le fait qu'il permet de regonfler la bouteille en air comprimé sans avoir recours à un compresseur.
Il trouvera ainsi son utilité d'une part dans les lieux non équipés de compresseurs tel que plage, piscine ou à bord d'un bateau (vérification de la coque, décrochage de l'ancre à secondaire est orienté pour permettre l'admission d'air provenant de la chambre primaire et son refoulement dans la bouteille à travers le clapet anti-retour.
Selon un mode de réalisation de la présente invention la poignée qui relie et permet d'actionner simultanément les deux tiges des pistons doit permettre, d'une part de gonfler la bouteille avec les deux mains et d'autre part de porter confortablement la bouteille. Un système de verrouillage permet de bloquer la poignée en position basse.
Le système de pompe double corps permet d'améliorer le rapport entre le nombre de coups de pompe et les efforts à exercer sur la poignée par rapport à une pompe à un seul corps.
Selon un mode de réalisation de l'invention l'auto respirateur subaquatique comportera un système de bridage de la profondeur qui réduira le débit d'air du détendeur à partir d'une profondeur déterminée.
Selon un mode de réalisation l'auto respirateur subaquatique sera équipé d'un manomètre étanche permettant de suivre la variation de pression de l'air dans la bouteille tant en immersion que durant le gonflage. Ce manomètre est soit fixé sur la bouteille soit relié de manière amovible à la valve de charge et décharge par l'intermédiaire d'un cordon flexible.
Ce manomètre permet d'informer le plongeur de l'autonomie d'air restante ce qui lui permet d'anticiper le moment de sa remontée en surface.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'auto respirateur subaquatique est équipé d'un détendeur permettant de délivrer au plongeur une pression d'air respirable sensiblement égale à la pression ambiante de l'eau alors que la pression à l'intérieur de la bouteille varie au cours de la plongée d'une dizaine de bars à 1 bar.
Aussi ce détendeur est de type deuxième étage standard qui s'utilise sur les bouteilles de plongées traditionnelles en complément avec un détendeur premier étage.
La faible pression interne de la bouteille ne justifiant pas l'utilisation d'un détendeur premier étage, le détendeur est relié directement sur la bouteille d'air comprimé avec un raccord rapide et un tuyau flexible. Lorsque la pression interne de la bouteille est sensiblement égale à la pression ambiante de l'eau, la respiration devient plus difficile ce qui indique au plongeur qu'il doit regagner la surface.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'auto respirateur subaquatique comporte un ensemble de maintien dorsal de type « bretelles » constitué d'une part de deux sangles fixées aux deux extrémités de la bouteille assurant le maintien vertical de celle-ci sur le dos du plongeur et d'autre part d'une sangle ventrale « ceinture » permettant la stabilité horizontale de la bouteille.
Selon un mode de réalisation de la présente invention, la bouteille d'air comprimé est fixée sur un gilet servant au maintien sur le dos du plongeur. Ledit gilet est constitué d'une ou plusieurs poches gonflables permettant d'agir sur la flottabilité du plongeur.
Selon un mode de réalisation de la présente invention la bouteille d'air comprimé comprend un pied de maintien permettant la stabilisation de la dite bouteille lors du gonflage. Le plongeur peut ainsi en posant ses pieds sur ces appendices maintenir la bouteille plaquée au sol. En plongée ces appendices sont soit repliés à l'intérieur d'un support afin de ne pas gêner le plongeur dans ses mouvements, soit repliés le long de la bouteille.
Les dessins annexés illustrent l'invention :
  • La figure 1 est une vue schématique des principaux éléments constituant l'auto respirateur à regonflage intégré.
  • La figure 2 est une vue en coupe de la pompe double corps placée à l'intérieur de la bouteille.
  • La figure 4 est une vue schématique en coupe de l'auto respirateur munie d'une variante de réalisation de la pompe à double corps.
  • Les figures 5A à 5D illustrent différentes étapes de fonctionnement de la pompe illustrée à la figure 5, dans un premier mode opératoire de la pompe.
  • Les figures 6A à 6D illustrent différentes étapes de fonctionnement de la pompe de la figure 5, dans un second mode opératoire de la pompe.
    • Dans la représentation générale de la figure 1, nous avons schématisé l'auto respirateur subaquatique (15) comprenant une bouteille (1) d'air comprimé, au sommet de laquelle est relié, à l'aide d'un raccord rapide (9), un tuyau d'alimentation d'air (10), à l'extrémité duquel se trouve raccordé le détendeur (12) mis en bouche par le plongeur au moment de l'immersion. Par bouteille, on entend toute forme de réservoir d'air sous pression destiné à être emporté sous l'eau par le plongeur au cours de sa plongée.
    Un système de bridage (11) de la profondeur, qui, par exemple, réduira le débit d'air du détendeur à partir d'une profondeur déterminée, est fixé sur le conduit d'alimentation en air.
    Une valve de charge et décharge (8) est fixée à la partie supérieure de la bouteille.
    La fixation en position rentrée dans les corps de pompe (18) et (19) des tiges porte piston (3) et (4) est assurée par un système de verrouillage (30) qui permet de solidariser lorsque cela est nécessaire la poignée (2) avec la platine (5).
    A la base de la bouteille (1) se trouve un pied de maintien constitué d'un support (27) à l'intérieur duquel se trouvent deux appendices télescopiques ou rabattables (13), (14), ceci afin de donner à la bouteille une plus grande stabilité en position verticale lors du rechargement en air de la bouteille avec la pompe.
    Au sommet et à la base de la bouteille (1) se trouvent fixées deux sangles verticales (32a, 32b) qui forment un système de portage permettant au plongeur de porter la bouteille sur le dos lors de la plongée.
    Dans la forme de réalisation selon la figure 2, la pompe comprend deux corps parallèles (18) et (19) d'égales longueurs disposés côte à côte. Ces corps sont obstrués en partie haute par une platine (5) supérieure qui par ailleurs constitue le bouchon de la bouteille (1).
    L'extrémité inférieure du corps de pompe primaire (18) est complètement obstruée alors que celle du corps de pompe secondaire (19) comporte un orifice inférieur d'injection de l'air muni d'un clapet anti-retour (20).
    Les deux corps de pompe (18), (19) sont ainsi solidarisés à la bouteille (1) par l'intermédiaire de la platine (5).
    Le corps de pompe (18) constitue une chambre primaire CP, tandis que le corps de pompe (19) constitue une chambre secondaire CS, les deux chambres peuvent présenter des sections différentes.
    La chambre primaire CP reçoit un piston indiqué globalement en (17) du genre à coupelle comprenant une lèvre déformable (17a) qui est adaptée en bout d'une tige porte piston (4) traversant la platine supérieure (5). Un joint (23) ainsi qu'une bague de guidage (21) sont logés dans la platine supérieure (5) pour réaliser l'étanchéité et le guidage entre cette dernière et la tige porte piston (4).
    La chambre secondaire CS reçoit également un piston (16) à coupelle comprenant une lèvre déformable (16 a) qui est fixé en bout d'une tige porte piston (3) traversant la platine supérieure (5), un joint (22) ainsi qu'une bague de guidage (21) sont logés dans la platine supérieure (5) pour réaliser l'étanchéité et le guidage entre cette dernière et la tige porte piston (3).
    Les tiges porte piston précitées (3), (4) sont au-delà de la platine supérieure (5) attelées à une poignée unique de manoeuvre (2); les pistons (16) et (17) sont donc entraínés simultanément en va et vient à l'intérieur des chambres CP et CS.
    Les pistons (16) et (17) sont sensiblement à un même niveau à l'intérieur de chacune des chambres, de sorte qu'ils sont tous deux ensembles à un point bas ou à un point haut, mais les lèvres (16a) et (17a) des coupelles sont orientées en opposition; plus précisément la lèvre (17a) du piston (17) de la chambre primaire CP est dirigée, vers le haut, c'est-à-dire, vers la platine (5), tandis que la lèvre (16a) du piston (16) de la chambre secondaire CS est dirigée vers le bas, c'est-à-dire vers le fond du corps (19).
    Les deux chambres CP et CS sont en communication en partie supérieure par exemple au moyen d'un canal (24), tandis qu'en partie inférieure la chambre CS est en communication avec l'intérieur de la bouteille par un orifice inférieur (20) muni d'un clapet anti-retour. La tige (4) qui porte le piston de la chambre primaire est creuse sur toute sa longueur, son orifice inférieur débouche sous le piston (17) alors que son extrémité supérieure est bouchée. De la sorte, les deux chambres (CP, CS) sont disposées fonctionnellement en série.
    L'entrée d'air se réalise par un orifice transversal (26) qui est positionné au niveau ou en dessous du joint d'étanchéité lorsque la pompe est verrouillée en position basse, mais au-dessus du joint d'étanchéité lorsque la tige (4) est déplacée vers le haut, de manière à mettre la chambre primaire en communication avec l'atmosphère.
    La platine (5) est plaquée sur l'orifice de la bouteille (1) grâce à une bride circulaire (6) vissée sur le contour extérieur de l'orifice, l'étanchéité entre l'orifice et la platine (5) est assurée par un joint torique (25).
    Dans le mode de réalisation de la figure 2, les coupelles (16a, 17a) des deux pistons (16, 17) divisent donc l'intérieur du corps de pompe en trois compartiments dont les volumes respectifs varient en fonction de la position des pistons. Le premier compartiment est celui (formant cavité de sortie) délimité en dessous de la coupelle (17a) dans la chambre primaire (CP). Le deuxième compartiment comprend les portions supérieures (ou cavités de transfert) des chambres primaire et secondaire, c'est-à-dire celles situées au-dessus des coupelles (16a, 17a) correspondantes. Ces deux portions sont en effet reliées par le canal (24) de manière à ne former qu'un seul compartiment dans lequel la pression est toujours uniforme. Le troisième compartiment est celui situé en dessous de la coupelle (16a) de la chambre secondaire (CS) (et formant cavité de sortie pour la chambre secondaire).
    Lorsque les pistons (16, 17) sont remontés vers le haut, c'est-à-dire lorsque le volume du premier compartiment augmente, l'air provenant de l'extérieur est admis dans le premier compartiment, au travers de la tige creuse (4).
    Lorsque les pistons (16, 17) sont actionnés vers le bas, c'est le volume du deuxième compartiment qui augmente. L'air précédemment compris dans le premier compartiment peut, du fait de l'orientation de la lèvre de la coupelle (17a), se transférer vers le deuxième compartiment. Comme le volume final du deuxième compartiment est sensiblement le double du volume initial du premier compartiment, de l'air extérieur peut aussi être admis dans le deuxième compartiment au cours de cette phase, cet air extérieur transitant par la tige creuse (4), par le premier compartiment et par la coupelle (17a).
    Lorsque les pistons (16, 17) sont commandés de nouveau vers le haut, le volume du deuxième compartiment diminue, donc la pression de l'air qui y est contenu a tendance à augmenter. Vu l'orientation des coupelles (16a, 17a), qui forment un système anti-retour, l'air ne peut pas retourner vers le premier compartiment, lequel se rempli d'air frais provenant de l'extérieur comme cela a été expliqué plus haut. Ainsi, au fur et à mesure de la remontée des pistons, l'air compris dans le deuxième compartiment est chassé vers le troisième compartiment, ce qui est permis par l'orientation de la lèvre de la coupelle (16a). Toutefois, le volume final du troisième compartiment est sensiblement deux fois moindre que le volume initial du deuxième compartiment. Il en résulte que lorsque les pistons atteignent leur position haute, la pression de l'air contenu dans le troisième compartiment est supérieure à la pression initiale. Au cours de la remontée des pistons, il se produit donc un premier étage de compression lors du transfert de l'air du deuxième au troisième compartiment.
    Lors de la descente des pistons, le volume du troisième compartiment diminue, ce qui effectue un second étage de compression de l'air contenu dans ce troisième compartiment. Lorsque la pression dans le troisième compartiment excède une pression limite, qui est fonction de la pression dans la bouteille et du tarage du clapet anti-retour, l'air sous pression est évacué, sans possibilité de retour, vers l'intérieur de la bouteille au travers de l'orifice inférieur (20).
    La construction à doubles pistons permet donc d'effectuer une compression en deux étages. Le rapport de compression du premier étage peut être modifié en modifiant les volumes respectifs des chambres primaire et secondaire. Ainsi, avec une chambre secondaire de plus petit diamètre que la chambre primaire, on obtient un rapport de compression plus élevé pour le premier étage de compression. Le système de pompage à double étage de compression qui est utilisé ici est particulièrement avantageux car il permet de diminuer le temps nécessaire à la recharge de la bouteille. Bien entendu, un système de pompage à étages de compression multiples peut être prévu, comportant par exemple une pompe munie d'autant de corps successifs que d'étages de compression souhaités.
    Dans le mode de réalisation des figures 4, 5A à 5D et 6A à 6D, l'auto respirateur selon l'invention comporte un système de pompage perfectionné. En effet, comme le mode de réalisation de la figure 2, il s'agit d'un système de pompage à deux corps capable d'effectuer une compression à deux étages. Toutefois, le mode de réalisation de la figure 2 ne comporte qu'une cavité de sortie (c'est à dire une cavité dans laquelle l'air subit une dernière compression avant d'être expulsé vers le réservoir) alors que dans ce troisième mode de réalisation, le système de pompage comporte deux cavités de sortie qui peuvent être activées simultanément ou dont l'une peut être désactivée.
    Comme dans le mode de réalisation de la figure 2, la pompe comporte deux chambres primaire (CP) et secondaire (CS) cylindriques disposées géométriquement parallèlement l'une à l'autre, chaque chambre recevant un piston (46, 48) monté à l'extrémité d'une tige (42, 44) mobile axialement, les deux tiges étant actionnées par une poignée commune (40). Le montage des corps de pompe à l'intérieur de la bouteille est identique à celui décrit plus haut.
    Contrairement au mode de réalisation de la figure 2, les pistons (46, 48) sont des pistons étanches qui ne permettent aucun passage d'air entre les portions de chambre qu'ils délimitent. Chaque chambre comporte ainsi une cavité de sortie d'air (50, 52) qui, dans l'exemple de réalisation, est constituée par la portion inférieure de chacune des deux chambres et qui comporte un orifice de sortie d'air (54, 56) débouchant dans la bouteille. Chaque orifice de sortie (54, 56) est associé à un système anti-retour (58, 60), tel qu'un clapet, ne permettant le passage de l'air que de la cavité de sortie correspondante vers l'intérieur de la bouteille.
    L'autre portion de chacune des deux chambres, en l'occurrence les portions supérieures, constitue une cavité de transfert (62, 64). Les deux cavités de transfert sont reliées l'une à l'autre, comme précédemment, par un canal de liaison (66) pour former un compartiment de transfert analogue au deuxième compartiment du mode de réalisation de la figure 2. Dans ce mode de réalisation, le compartiment de transfert comporte une entrée d'admission d'air (65) qui se fait au travers d'un clapet anti-retour (67). Cette entrée d'air (65) débouche par exemple dans le canal de liaison (66).
    La cavité de sortie (50) de la chambre primaire (CP) est reliée à un conduit (68) qui permet l'admission d'air dans la cavité de sortie (50), au travers d'un clapet anti-retour (70) empêchant l'air de ressortir. Ce conduit comporte par ailleurs, entre le clapet (70) et la cavité de sortie (50), une dérivation (72) qui est munie d'une vanne d'obturation (74) et qui permet, lorsque la vanne d'obturation (74) est ouverte, de mettre la cavité de sortie (50) en permanence en communication avec l'atmosphère. Dans cette configuration, la cavité de sortie (50) de la chambre primaire (CP) devient inopérante.
    Les clapets anti-retour (67, 70) qui permettent l'admission d'air dans le compartiment de transfert et dans la cavité de sortie (50) de la chambre primaire (CP) sont reliés à l'atmosphère par une valve de coupure commune (80) qui permet de les isoler de l'eau au cour de la plongée, évitant ainsi que de l'eau ne puisse entrer dans les corps de pompe. Cette valve (80) doit être ouverte lorsqu'on utilise la pompe pour recharger la bouteille.
    Par ailleurs, la cavité de transfert 64 de la chambre secondaire est reliée à la cavité de sortie (52) de cette même chambre par une tubulure de transfert (76) dans laquelle est interposée un clapet anti-retour (78) ne permettant le passage de l'air que du compartiment de transfert vers la cavité de sortie (52). Cette tubulure (76) avec clapet anti-retour, associée au piston (48) étanche, rempli le même rôle que le piston à coupelle (16a) du mode de réalisation de la figure 2.
    Aux figure 5A à 5D, on a illustré le fonctionnement du système de pompage de l'auto respirateur de la figure 5 selon un premier mode opératoire dans lequel la vanne d'obturation (74) est fermée.
    Dans ce mode opératoire, la cavité de sortie de la chambre primaire est active et on peut remarquer qu'elle fonctionne de manière indépendante des autre parties de la pompe. En effet, lorsque le piston (46) remonte de sa position basse vers sa position haute, la cavité de sortie (50) da la chambre primaire se remplit d'air à la pression atmosphérique au travers du clapet (70). Lorsque le piston (46) se déplace dans l'autre sens, l'air comprimé dans la cavité de sortie (50) ne peut s'échapper par le conduit (68) qui est fermé, et l'air est donc expulsé vers l'intérieur de la bouteille au travers de du clapet (58) et de l'orifice de sortie (54).
    Dans le même temps, lorsque les pistons descendent vers leur position basse, le compartiment de transfert se remplit d'air, par le clapet (67) et, lorsque les pistons (46, 48) remontent, le gaz précédemment contenu dans le compartiment de transfert est transféré, par la tubulure (76), vers la cavité de sortie (52) de la chambre secondaire (CS).
    Dans ce mode de réalisation, la chambre secondaire présente un volume qui est sensiblement la moitié de celui de la chambre primaire, de sorte que l'air est qui vient d'être transféré vers la cavité de sortie (52) se trouve sous une pression absolue de près de 3 bars, réalisant ainsi un premier étage de compression. Lorsque le piston (48) redescend vers le bas, cet air est encore comprimé dans la cavité de sortie (52) avant d'être expulsé vers l'intérieur de la bouteille.
    Dans cette configuration, la pompe expulse à chaque aller-retour des pistons une quantité d'air qui correspond, à la pression atmosphérique, à un volume qui est proche de 2,5 fois le volume de la chambre primaire. On a ainsi un remplissage rapide de la bouteille, au moins tant que la pression dans la bouteille n'est pas trop importante. En effet, lorsque la pression atteint un certain seuil, la force à vaincre pour comprimer l'air dans la cavité de sortie (50) de la chambre primaire devient trop importante, ceci du fait de la superficie importante de la section de la chambre primaire.
    On peut alors ouvrir la vanne d'obturation (74) et se trouver dans un mode de fonctionnement de la pompe dans lequel la cavité de sortie (50) de la chambre primaire (CP) se trouve inactivée. Elle n'offre donc plus de résistance au mouvement descendant du piston, de telle sorte que la force à vaincre (à la descente des pistons) n'est alors plus que celle correspondant à la compression de l'air dans la cavité de sortie de la chambre secondaire (CS), laquelle présente une section plus faible. Dans cette configuration, le compartiment de transfert et la cavité de sortie (52) de la chambre secondaire continuent de fonctionner comme décrit précédemment. Ce mode opératoire permet de transférer environ 1,5 fois le volume de la chambre primaire à chaque aller-retour des pistons, et, surtout, il permet d'atteindre des pressions dans le réservoir de près de vingt bars.
    On remarquera que ce second mode opératoire est quasi identique à celui décrit en relation avec le mode de réalisation de la figure 2, à la seule différence que l'air qui est admis dans le compartiment de transfert ne l'est plus par l'intermédiaire de la cavité de sortie de la chambre primaire, mais par l'intermédiaire de l'entrée d'air (65).
    Les systèmes de pompage des figures 2 et 4 sont donc particulièrement bien adaptés au remplissage d'un réservoir d'air destiné à la pratique de la plongée sous-marine, y compris d'un réservoir destiné à rester en surface de l'eau comme dans le cas des appareils de type « narguilé ». En effet, ils permettent (grâce aux deux corps) de recharger le réservoir entre deux plongées en un temps très court et au prix d'un effort modéré. De plus, ils permettent d'obtenir une pression suffisamment élevée dans le réservoir (grâce aux deux étapes de compression) pour stocker dans le réservoir une quantité d'air importante, permettant au plongeur de rester plus longtemps sous l'eau.

    Claims (24)

    1. Auto respirateur subaquatique (15) comprenant une bouteille (1), destinée à être emmenée sous l'eau avec un système de portage destiné à s'adapter notamment sur le dos d'un plongeur, et un système de pompe manuelle, caractérisé en ce que le système de pompe manuelle est intégré dans la bouteille (1), en ce que la pompe manuelle intégrée est une pompe à étages de compression multiples.
    2. Auto respirateur subaquatique (15) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'admission d'air dans le corps de pompe (37) s'effectue à travers la tige porte piston (31) grâce à un premier orifice (27) débouchant au-dessus du piston (34) et un second orifice (28) positionné sensiblement à l'extrémité supérieure de la tige et réalisant l'entrée d'air.
    3. Auto respirateur subaquatique (15) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pompe manuelle intégrée comporte deux corps délimitant une chambre primaire (18) et une chambre secondaire ( 19) dont chacune reçoit un piston ( 17, 16).
    4. Auto respirateur subaquatique (15) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pistons sont entraínés simultanément en va-et-vient à l'intérieur des chambres primaire (CP) et secondaire (CS).
    5. Auto respirateur subaquatique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre primaire (CP) et la chambre secondaire (CS) sont disposées fonctionnellement en série.
    6. Auto respirateur subaquatique (15) selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'admission d'air dans la chambre primaire (18) s'effectue à travers la tige porte piston (4)qui est creuse et qui possède un orifice inférieur débouchant sous le piston (17) et un orifice supérieur (26), réalisant l'entrée d'air, positionné sensiblement à son extrémité supérieure.
    7. Auto respirateur subaquatique (15) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les deux chambres primaire (CP) et secondaire (CS) sont en communication par leur extrémité supérieure.
    8. Auto respirateur subaquatique (15) selon l'une des revendications 2 ou 6, caractérisé en ce que l'orifice supérieur (26, 28) d'entrée d'air est positionné sur la tige porte-piston (4, 31) au niveau ou au-dessous d'un joint d'étanchéité (23, 32) lorsque la tige (4, 31) est complètement rentrée dans le corps de pompe (18, 37).
    9. Auto respirateur subaquatique (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une valve de charge et décharge (8).
    10. Auto respirateur subaquatique (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système de pieds (13) et (14) télescopiques ou rabattables.
    11. Auto respirateur subaquatique (15) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un système de verrouillage (30) de la pompe.
    12. Auto respirateur sous-marin (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un tuyau d'alimentation d'air (10) relié à la bouteille (1) par un raccord rapide (9) et en ce que le tuyau (10) est raccordé, à son autre extrémité, à un détendeur (12).
    13. Auto respirateur sous-marin (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un instrument de mesure (7) de la pression interne à la bouteille (1).
    14. Auto respirateur sous-marin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de portage comporte des bretelles (32a, 32b).
    15. Auto respirateur sous-marin (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de bridage de la profondeur qui réduit le débit d'air du détendeur à partir d'une profondeur déterminée.
    16. Auto respirateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pistons (46,48) délimitent dans chacune des deux chambres (CP, CS) une cavité de sortie (50, 52) et une cavité de transfert (62, 64), et en ce que chacune des deux chambres comporte un orifice de sortie d'air (54, 56) qui est aménagé dans la cavité de sortie (50, 52), qui débouche dans la bouteille.
    17. Auto respirateur selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque orifice de sortie (54, 56) est associé à un système anti-retour (58, 60) ne permettant le passage de l'air que de la cavité de sortie (50, 52) vers l'intérieur de la bouteille.
    18. Auto respirateur selon l'une des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que la cavité de sortie (50) de la chambre primaire (CP) comporte un conduit de mise à l'air libre (72) pourvu de moyens d'obturation (74).
    19. Auto-respirateur selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce que la cavité de sortie (50) de la chambre primaire (CP) comporte un conduit d'admission d'air (68) qui est relié à l'extérieur et qui est associé à un système anti-retour (70) ne permettant le passage de l'air que de l'extérieur vers la cavité de sortie (50).
    20. Auto respirateur selon l'une quelconque des revendications 16 à 19, caractérisé en ce que les cavités de transfert (62, 64) des deux chambres (CP, CS) sont reliées par un canal de liaison pour former un compartiment de transfert.
    21. Auto respirateur selon la revendication 20, caractérisé en ce que le compartiment de transfert comporte une entrée d'admission d'air (65) qui est reliée à l'extérieur et qui est associée à un système anti-retour (67) ne permettant le passage de l'air que de l'extérieur vers le compartiment de transfert.
    22. Auto respirateur selon l'une quelconque des revendications 16 à 21, caractérisé en ce que la chambre secondaire (CS) comporte des moyens (16a, 76, 78) permettant le passage unidirectionnel de l'air de sa cavité de transfert (64) vers sa cavité de sortie (52).
    23. Auto respirateur selon l'une quelconque des revendications 16 à 22, caractérisé en ce que la pompe comporte deux étages de compression.
    24. Auto respirateur selon l'une quelconque des revendications 16 à 23, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens pour désactiver l'une des cavités de sortie.
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