FR2979610A1 - Diving mask device, has air tank made of flexible material without elastic property, where air tank is communicated with water-tight compartment of mask by free circulation of air and by flexible tube - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un réservoir(l)d'air en matériau souple et sans propriété élastique, de forme 5 hydrodynamique, communiquant avec le compartiment étanche(8) du masque en laissant l'air circuler librement. Elle est reliée au compartiment étanche(8) du masque par l'intermédiaire d'un tube(3) plastique flexible, résistant aux fortes pressions et d'une connectique(4,5) dédiée se fixant 10 sur la jupe(8) en silicone du masque. Le réservoir(l) d'air est souple, permettant ainsi de gonfler la réserve d'air en surface avant l'immersion, par simple expiration nasale du plongeur. Grace à ses propriétés 15 non élastique le réservoir d'air reste rempli d'air. Le réservoir d'air est fixé au bandeau du masque pour laisser le plongeur libre de ses mouvements. Lors de la descente en profondeur, grâce à la différence 20 de déformabilité entre le compartiment étanche du masque et du réservoir d'air, se crée un gradient de pression. Ce gradient de pression est automatiquement compensé par la libre circulation de l'air du réservoir d'air vers le compartiment étanche du masque. Cela permet ainsi de compenser le placage 25 du masque de plongée lié aux effets de la pression hydrostatique lors de la descente en apnée. En milieu subaquatique, un plongeur bouteille, un apnéiste, à fortiori un chasseur sous marin, ont tous un point 30 commun, conserver une vision aquatique optimale. La nécessité d'une immersion avec un masque s'est très vite imposée dans les activités subaquatiques. The present invention relates to a reservoir (1) of air of flexible material and without elastic property, of hydrodynamic shape, communicating with the sealed compartment (8) of the mask, allowing air to circulate freely. It is connected to the sealed compartment (8) of the mask by means of a tube (3) flexible plastic, resistant to high pressure and a connection (4,5) dedicated to attaching to the skirt (8) in silicone mask. The reservoir (1) of air is flexible, thus allowing to swell the air reserve surface before immersion, by simple nasal expiration of the plunger. Due to its inelastic properties the air tank remains filled with air. The air tank is attached to the headband of the mask to let the diver free from his movements. During the descent in depth, thanks to the difference in deformability between the sealed compartment of the mask and the air tank, a pressure gradient is created. This pressure gradient is automatically compensated by the free flow of air from the air tank to the sealed compartment of the mask. This thus makes it possible to compensate for the plating of the diving mask related to the effects of the hydrostatic pressure during the apnea descent. In an underwater environment, a bottle diver, an apneist, a fortiori an underwater hunter, all have a common point, to preserve an optimal aquatic vision. The need for immersion with a mask was quickly imposed in underwater activities.
L'air contenu dans le compartiment étanche du masque est soumis à la pression hydrostatique lors de la descente en immersion. Ainsi le volume d'air diminue, entrainant un écrasement du masque sur le visage de l'utilisateur, source de douleurs. En général, pour contrebalancer les variations de pression au sein du compartiment étanche du masque, et éviter ainsi le placage du masque, le plongeur n'a d'autre solution que d'expirer un volume d'air des cavités nasales vers le compartiment étanche du masque. Cet équilibre est nécessaire lors de la descente afin d'éviter les traumatismes oculaires. The air contained in the sealed compartment of the mask is subjected to hydrostatic pressure during the immersion descent. Thus the volume of air decreases, causing a crash of the mask on the face of the user, source of pain. In general, to counterbalance the pressure variations within the sealed compartment of the mask, and thus avoid plating the mask, the plunger has no alternative but to exhale a volume of air from the nasal cavities to the sealed compartment of the mask. This balance is necessary during the descent to avoid eye trauma.
A la remontée, le volume d'air, contenu dans le compartiment étanche du masque, augmente et s'échappe passivement sous la jupe en silicone, sans effort pour le plongeur. Pour un plongeur bouteille, cet équilibre de pression n'est pas très contraignant, puisqu'il bénéficie en permanence d'un apport d'air. A contrario, le plongeur en apnée doit équilibrer activement les pressions du masque en utilisant ses propres réserves d'air. Plus le plongeur descend en profondeur et plus le volume d'air à expirer augmente du fait de la pression. At the ascent, the volume of air, contained in the sealed compartment of the mask, increases and escapes passively under the silicone skirt, without effort for the plunger. For a bottle diver, this pressure balance is not very restrictive, since it always benefits from a supply of air. On the other hand, the freediving diver must actively balance the pressures of the mask using his own air reserves. The deeper the diver descends and the greater the volume of air to be exhaled due to the pressure.
Historiquement, le premier système de compensation pour les descentes en apnée profonde est représenté par des réserves d'air contenu dans des poires en caoutchouc, appendues au masque. L'invention de la jupe étanche en silicone vient bouleverser le monde de la plongée en apnée. La compensation et l'étanchéité sont rendues possible par cette jupe en silicone déformable. Néanmoins cette compensation a ses limites et l'expiration d'air par les fosses nasales du plongeur est nécessaire dès les cinq premiers mètres. Historically, the first compensation system for deep apnea descents is represented by air reserves contained in rubber pears, attached to the mask. The invention of the waterproof silicone skirt disrupts the world of snorkeling. Compensation and sealing are made possible by this deformable silicone skirt. Nevertheless this compensation has its limits and the expiration of air by the nose of the diver is necessary from the first five meters.
Actuellement, les plongeurs apnées qui descendent à des profondeurs dépassant les 5 mètres ont recours à des masques en silicone à faible volume d'air. Limiter le volume d'air est très important en apnée pour réduire le plus possible la quantité d'air consacrée à compenser la pression hydrostatique s'exerçant sur le masque. Cet artifice est efficace mais nécessite malgré tout une compensation active du plongeur. Currently, apnea divers that descend to depths exceeding 5 meters use low volume silicone masks. Limiting the air volume is very important in apnea to reduce as much as possible the amount of air dedicated to compensate for the hydrostatic pressure exerted on the mask. This device is effective but still requires active compensation of the diver.
Afin de surmonter ces déficiences, la présente invention offre une sensation de confort aux utilisateurs, leur évitant de souffler activement leur propre réserve d'air dans le masque, et augmente ainsi leur performance subaquatique. Une attention particulière a été portée sur l'hydrodynamie du dispositif et son adaptabilité à tous type de masque mono ou binoculaire ayant une jupe en silicone. Le dispositif est constitué de 5 éléments : un réservoir(1) d'air en plastique souple, déformable, mais non élastique, un tube(3) flexible non compressible, un raccord masque(4) adaptable à toutes les jupes en silicone(6), un raccord réservoir(5), et une attache réservoir sur le bandeau du masque que nous nommerons enveloppe(2) en néoprène. 30 Les dessins annexés illustrent l'invention : Figure 1 : vue générale en 3D du dispositif de compensation de pression sur un masque de plongée standard. In order to overcome these deficiencies, the present invention offers a feeling of comfort to the users, preventing them from actively blowing their own air supply in the mask, and thus increases their underwater performance. Particular attention was paid to the hydrodynamics of the device and its adaptability to any type of mono- or binocular mask having a silicone skirt. The device consists of 5 elements: a reservoir (1) of flexible plastic air, deformable, but not elastic, a flexible tube (3) non-compressible, a mask fitting (4) adaptable to all the silicone skirts (6) ), a tank connection (5), and a tank clip on the headband of the mask that we will call neoprene shell (2). The accompanying drawings illustrate the invention: FIG. 1: 3D general view of the pressure compensation device on a standard diving mask.
Figure 2 : vue étalée de l'invention sans et avec son enveloppe en néoprène Figure 3 A: vue de profil du réservoir d'air dans son enveloppe en néoprène. Figure 2: Expanded view of the invention without and with its neoprene casing Figure 3 A: side view of the air tank in its neoprene casing.
Figure 3 B: vue de face du réservoir d'air dans son enveloppe en néoprène. Figure 3 C: vue de profil du réservoir d'air et du raccord 20 réservoir. Figure 4 : vue de face et profil du tube flexible et son raccord masque. 25 Figure 5 : illustre l'assemblage du raccord masque sur la jupe en silicone 30 En référence à la figure 1, la vue générale du dispositif montre la disposition du réservoir(1) d'air sur le bandeau(7) 5 du masque. Le réservoir apparaît de forme ovale aplatie le plus hydrodynamique possible. L'enveloppe(2) néoprène du réservoir(1) d'air est réalisée à l'aide d'une housse en néoprène similaire aux cache bandeaux mais légèrement plus grand pour contenir sans résistance le réservoir(1) d'air 10 gonflé. Le réservoir(1) d'air est relié au compartiment étanche(8) du masque par l'intermédiaire de deux tubes(3) flexibles non compressibles. Le raccord masque(4) et le raccord réservoir(5) sont réalisés en plastique dur et non compressible. Le raccord masque(4) traverse la jupe(6) en 15 silicone du masque. En surface, avant l'immersion, l'utilisateur expirer par le nez dans le compartiment étanche(8) du masque afin de remplir d'air le réservoir(1) d'air. La capacité de déformabilité du réservoir(1) d'air est plus grande que la déformabilité du compartiment étanche(8) du 20 masque. Lors de la descente, cette différence de déformabilité conduit à l'établissement d'un gradient de pression entre le réservoir d'air(1) et le compartiment étanche du masque(8). L'équilibre des pressions est obtenu passivement par libre circulation de l'air du réservoir(1) d'air vers le 25 compartiment étanche(8) du masque. En référence à la figure 2, la vue générale du dispositif étalée permet de découvrir la forme et la taille du réservoir(1) d'air. A la droite de la ligne AA' passant par le 30 milieu du dispositif, le réservoir(1) d'air et le raccord réservoir(5) ne sont plus recouverts de l'enveloppe(2) néoprène. Le réservoir(1) d'air de face mesure de l'ordre de 30 cm de long et 10 cm de large (au point le plus large). Ces mesures sont arbitraires, le volume du réservoir d'air(1) dépend de la profondeur à atteindre et se calcule grâce à la loi de Mariotte : profondeur(P)x volume(V)= constante. Soit Pi x V1 = P2 xV2 .e.> Pl x (V1M + V1R) = P2 x (V2M + V2R) P1= pression absolue de départ à la surface de l'eau= pression atmosphérique P2= pression absolue d'arrivée (ici : 20 mètres) V1M= volume du compartiment étanche masque à P1 V2M= volume du compartiment étanche du masque à P2 V1R= volume du réservoir d'air Pl = notre inconnue V2R= volume du réservoir d'air P2 Or V1M = V2M, car le volume du masque à la surface ou à 20 mètres doit rester inchangé afin d'éviter le placage de 20 masque. Et V2R doit est le plus proche de zéro pour n'embarquer dans 25 le réservoir d'air que le volume nécessaire ee. Pl x V1M P1 x V1R = P2 x V1M <#. Pl x V1R = P2x V1M - P1X V1M 30 e> P1 x V1R = V1M x (P2-Pi) 4:> V1R = V1M x (P2-P1) / Pl Or P1= pression atmosphérique = 1 bar P2= pression absolue à 20 mètre = 3 bar V1R = V1M x 3 En résumé, le volume du réservoir(1) d'air doit être au moins le triple du volume du compartiment étanche du masque 10 pour atteindre une profondeur de 20 mètres, sans avoir besoin de compenser les pressions en soufflant par le nez. Pour un masque à faible volume d'air, soit en moyenne 100m1, le réservoir(1) d'air doit au minimum contenir 300 ml 15 d'air. L'encombrement est minime. Si le plongeur souhaite descendre à des profondeurs plus importantes, il peut échanger le réservoir(1) d'air de 300m1 contre un réservoir de plus grand volume. Le volume dépend directement de la profondeur à atteindre. Il est important d'avoir un réservoir(1) d'air le 20 plus petit possible afin de diminuer la flottabilité du dispositif. Le plongeur devant forcer le moins possible durant la descente en apnée pour augmenter ses performances. Il pourra, si nécessaire, utiliser un plomb supplémentaire pour se lester. 25 En référence à la figure 3A, la vue de profil du dispositif passant par la coupe AA' permet de montrer la position du réservoir(1) d'air au sein de l'enveloppe(2) en néoprène. Afin d'attacher le réservoir(1) d'air sur le 30 bandeau(7) du masque, il faut faire passer le bandeau(7) du masque à l'intérieur de l'enveloppe(2) en néoprène. Ensuite le réservoir(1) d'air est simplement glissé à l'intérieur de l'enveloppe(2) en néoprène. Figure 3 B: front view of the air tank in its neoprene casing. Figure 3 C: side view of the air tank and the tank connection. Figure 4: front view and profile of the flexible tube and its mask fitting. FIG. 5 illustrates the assembly of the mask fitting on the silicone skirt. With reference to FIG. 1, the general view of the device shows the arrangement of the air reservoir (1) on the strip (7) of the mask. The reservoir appears oval flattened as hydrodynamic as possible. The neoprene casing (2) of the air tank (1) is made with a neoprene cover similar to the head bandages but slightly larger to hold the inflated air reservoir (1) without resistance. The tank (1) of air is connected to the sealed compartment (8) of the mask via two tubes (3) flexible non-compressible. The mask fitting (4) and the tank connection (5) are made of hard, non-compressible plastic. The mask fitting (4) passes through the silicone skirt (6) of the mask. On the surface, before immersion, the user exhale through the nose in the sealed compartment (8) of the mask to fill the air tank (1) with air. The deformability capacity of the air reservoir (1) is greater than the deformability of the sealed compartment (8) of the mask. During the descent, this difference in deformability leads to the establishment of a pressure gradient between the air tank (1) and the sealed compartment of the mask (8). The pressure balance is obtained passively by free circulation of air from the air reservoir (1) to the sealed compartment (8) of the mask. Referring to Figure 2, the general view of the spread device allows to discover the shape and size of the tank (1) of air. To the right of the line AA 'passing through the middle of the device, the tank (1) of air and the tank connection (5) are no longer covered with the envelope (2) neoprene. The front air tank (1) is about 30 cm long and 10 cm wide (at the widest point). These measurements are arbitrary, the volume of the air tank (1) depends on the depth to be reached and is calculated using the law of Mariotte: depth (P) x volume (V) = constant. Let Pi x V1 = P2 xV2 .e> Pl x (V1M + V1R) = P2 x (V2M + V2R) P1 = absolute pressure at the surface of the water = atmospheric pressure P2 = absolute pressure of arrival ( here: 20 meters) V1M = volume of the watertight compartment mask at P1 V2M = volume of the sealed compartment of the mask at P2 V1R = volume of the air tank Pl = our unknown V2R = volume of the air tank P2 Gold V1M = V2M, because the volume of the mask at the surface or at 20 meters must remain unchanged in order to avoid mask plating. And V2R must be the closest to zero to embark in the air tank that the necessary volume ee. Pl x V1M P1 x V1R = P2 x V1M <#. Pl x V1R = P2x V1M - P1X V1M 30 e> P1 x V1R = V1M x (P2-Pi) 4:> V1R = V1M x (P2-P1) / P1 Gold P1 = atmospheric pressure = 1 bar P2 = absolute pressure at In short, the volume of the tank (1) of air must be at least three times the volume of the watertight compartment of the mask 10 to reach a depth of 20 meters, without having to compensate. the pressures blowing through the nose. For a low air volume mask, averaging 100m1, the air tank (1) must at least contain 300ml of air. The clutter is minimal. If the diver wishes to descend to greater depths, he can exchange the tank (1) of air of 300m1 against a tank of greater volume. The volume depends directly on the depth to be reached. It is important to have as small a tank (1) of air as possible in order to decrease the buoyancy of the device. The diver must force as little as possible during the descent to increase his performances. He may, if necessary, use an additional lead to ballast. With reference to FIG. 3A, the profile view of the device passing through the section AA 'makes it possible to show the position of the air reservoir (1) within the neoprene envelope (2). In order to attach the air reservoir (1) to the mask headband (7), the headband (7) of the mask must be passed inside the neoprene envelope (2). Then the tank (1) of air is simply slid inside the envelope (2) neoprene.
En référence à la figure 3B, la vue de face du réservoir(1) d'air montre la connexion au tube(3) flexible par 5 un raccord(5) en matériau dur et non compressible tout en permettant l'étanchéité et la libre circulation de l'air. Ce raccord(5) est une bague en plastique dur englobant le tube(3) flexible et le réservoir(1) d'air assurant une étanchéité parfaite et une circulation de l'air entre les deux 10 composants. Le diamètre interne de ce raccord est de 4 mm. Ce diamètre est non limitatif. Nous pourrions, par exemple, proposer des diamètres plus ou moins petits. Néanmoins, 2 mm de diamètre semble la limite inférieure à ne pas dépasser afin d'éviter des résistances à l'écoulement de l'air. 15 En référence à la figure 3C, la vue de profil passant au niveau du raccord réservoir(5) montre que la communication entre le réservoir(1) d'air et le compartiment étanche(8) du masque est assuré par un tube(3) flexible résistant aux fortes 20 pressions. Le tube(3) flexible mesure 4 mm (non limitatif) de diamètre et 10 à 15 cm de long. Il permet à l'air de circuler librement jusqu'au compartiment étanche du masque(8). Il est important d'utiliser un tube flexibles d'une longueur suffisante afin de permettre au plongeur de pouvoir fixer son 25 masque et son bandeau sans arracher le dispositif. Le tube(3) flexible doit être le plus court possible afin d'éviter au plongeur de risquer de s'accrocher au milieu environnant. 30 En référence à la figure 4 le tube(3) flexible est connecté au masque par un raccord(4) en matériau dur et non compressible tout en permettant la libre circulation de l'air. Le raccord masque(4) est représenté de face et de profil et comporte deux de éléments : une bague(9) et une fiche(10,11) en forme de H. Le raccord masque(4) permet l'étanchéité au travers de la jupe(6) en silicone du masque rendant le 5 dispositif adaptable à tous les masques de plongées. La bague(9) permet l'étanchéité entre le tube(3) flexible et la fiche(10,11) tout en laissant la libre circulation de l'air entre ces deux composants. Le diamètre interne de la bague doit être de 4mm. Chaque branche verticale de la fiche(10,11) 10 en forme de H est disposée de part et d'autre de la jupe(6) silicone du masque. Au préalable, il faut percer la jupe du masque à l'aide d'un perforateur(13) de 2 mm de diamètre. Insérer la branche verticale(11) au travers de la jupe(6) en silicone. L'élasticité du silicone fera l'étanchéité autour de 15 la branche horizontale de la fiche(10,11) en forme de H sans pour autant avoir recours à de la colle pour silicone. La branche horizontale de la fiche(10,11) en forme de H est creuse, de diamètre interne de 4 mm, afin de laisser l'air circuler librement. 20 La figure 5 montre la dernière étape de l'assemblage du dispositif. Il suffit de réaliser un trou(12), de 2mm de diamètre, aux deux extrémités supérieur de la jupe(6) en silicone du masque. Le raccord masque(4) est simplement inséré 25 au travers de la jupe en silicone, en jouant sur la capacité élastique du silicone. Comme le montre ce schéma explicatif, tous les plongeurs peuvent adapter facilement le dispositif sur leur masque. 30 Selon une variante non illustrée, la forme du réservoir d'air et l'enveloppe en néoprène pourront être modifier afin d'améliorer l'hydrodynamisme. le réservoir d'air le plus adapté pourraient avoir une forme convexe vers le haut coiffant le sommet du crâne du plongeur. Le réservoir d'air ressemblerait à un bonnet répartissant le volume d'air sur le sommet du crâne du plongeur. Selon une deuxième variante, non illustrée, le réservoir d'air quelque soit sa forme pourrait s'intégrer dans le bandeau(7) du masque. Il suffirait au plongeur de changer son bandeau de masque pour adapter le dispostif à son masque habituel. With reference to FIG. 3B, the front view of the air reservoir (1) shows the connection to the flexible tube (3) by a connection (5) made of hard and non-compressible material while allowing the seal and the free air circulation. This connector (5) is a hard plastic ring including the flexible tube (3) and the air reservoir (1) providing a perfect seal and a flow of air between the two components. The internal diameter of this fitting is 4 mm. This diameter is not limiting. We could, for example, propose more or less small diameters. Nevertheless, 2 mm in diameter seems the lower limit not to exceed in order to avoid resistance to the flow of air. With reference to FIG. 3C, the profile view passing through the reservoir connection (5) shows that the communication between the air reservoir (1) and the sealed compartment (8) of the mask is provided by a tube (3). ) flexible resistant to high pressures. The flexible tube (3) measures 4 mm (non-limiting) in diameter and 10 to 15 cm long. It allows air to circulate freely to the sealed compartment of the mask (8). It is important to use a flexible tube of sufficient length to allow the diver to be able to secure his mask and headband without pulling the device. The flexible tube (3) must be as short as possible in order to prevent the diver from risking clinging to the surrounding environment. With reference to FIG. 4, the flexible tube (3) is connected to the mask by a connection (4) of hard and non-compressible material while allowing the free flow of air. The mask fitting (4) is shown frontally and in profile and comprises two elements: a ring (9) and an H-shaped plug (10, 11). The mask fitting (4) allows sealing through the silicone skirt (6) of the mask making the device adaptable to all diving masks. The ring (9) allows sealing between the flexible tube (3) and the plug (10,11) while leaving the free flow of air between these two components. The internal diameter of the ring must be 4mm. Each vertical branch of the plug (10,11) 10 H-shaped is disposed on either side of the skirt (6) silicone mask. Beforehand, it is necessary to pierce the skirt of the mask with the aid of a perforator (13) 2 mm in diameter. Insert the vertical branch (11) through the silicone skirt (6). The elasticity of the silicone will seal around the horizontal leg of the H-shaped plug (10, 11) without resorting to silicone glue. The horizontal branch of the H-shaped plug (10,11) is hollow, with an inside diameter of 4 mm, in order to let air circulate freely. Figure 5 shows the last step of assembling the device. Just make a hole (12), 2mm in diameter, at the two upper ends of the skirt (6) silicone mask. The mask fitting (4) is simply inserted through the silicone skirt, playing on the elastic capacity of the silicone. As this explanatory diagram shows, all divers can easily adapt the device to their mask. According to a non-illustrated variant, the shape of the air tank and the neoprene casing may be modified in order to improve the hydrodynamism. the most suitable air tank could have a convex shape upward capping the top of the diver's skull. The air tank would look like a hat spreading the air volume over the top of the diver's skull. According to a second variant, not shown, the air tank whatever its shape could fit into the headband (7) of the mask. It would be enough for the diver to change his mask band to adapt the device to his usual mask.
Selon l'invention, le dispositif est particulièrement destiné aux chasseurs sous marins qui descendent, en moyenne, à 20 mètres de fond, en apnée. La raréfaction du poisson dans la zone des 5 à 10 mètres a obligé les chasseurs sous marins à descendre plus profond. Le placage du masque est un inconfort certain qu'il faut compenser pour éviter les traumatismes oculaires. Grâce au dispositif de l'invention, adaptable quelque soit le masque utilisé, l'effet placage du masque disparaît et permet au plongeur d'épargner la totalité du volume d'air contenu dans ses poumons. According to the invention, the device is particularly intended for underwater hunters who descend, on average, 20 meters deep, in apnea. The scarcity of fish in the 5 to 10 meter area has forced underwater hunters to descend deeper. The veneer of the mask is a certain discomfort that must be compensated to avoid eye trauma. Thanks to the device of the invention, adaptable whatever the mask used, the veneer effect of the mask disappears and allows the diver to save the entire volume of air in his lungs.
Il est compris que l'invention peut être réalisée sous d'autres formes sans s'écarter de l'esprit de ladite invention. Ainsi, les présents exemples et modes de réalisation doivent être considérés, à tous les égards, comme illustratifs et non restrictifs, et l'invention n'est pas limitée aux détails donnés ici. It is understood that the invention may be embodied in other forms without departing from the spirit of said invention. Thus, the present examples and embodiments should be considered, in all respects, as illustrative and not restrictive, and the invention is not limited to the details given herein.
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