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Title:
APPARATUS FOR STORING COMPRESSED GAS IN A SELF-CONTAINED DEVICE FOR SAFE BREATHING IN A HOSTILE ENVIRONMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/105958
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns a miniature compressed gas reservoir (1) in a self-contained device for safe breathing in a hostile environment, consisting of a small-diameter tubular winding (2), made of food type material, equipped with a filling valve with fast external access (3) enabling said miniature compressed gas reservoir (2) to be filled. The invention is characterized in that it consists of two half-reservoirs (1a, 1b) interconnected by said filling valve with fast external access (3) via two isolating non-return valves (4a, 4b) thereby enabling, said two half-reservoirs (1a, 1b) to be filled in operation, even in a hostile medium or one of them (1a or 1b) to be isolated, for the rest of the time.

Inventors:
BARDOT OLIVIER (FR)
Application Number:
PCT/FR2003/001832
Publication Date:
December 24, 2003
Filing Date:
June 17, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BARDOT LAURENCE (FR)
BARDOT OLIVIER (FR)
International Classes:
A62B7/02; A62B9/02; (IPC1-7): A62B7/02
Domestic Patent References:
WO1997012175A11997-04-03
WO1997012175A11997-04-03
Foreign References:
DE1551613A11970-10-08
DE1148453B1963-05-09
DE1551613A11970-10-08
DE1148453B1963-05-09
Attorney, Agent or Firm:
CABINET GERMAIN & MAUREAU (Lyon Cedex 06, FR)
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Claims:
REVENDICATIONS
1. Réservoir miniaturisé de gaz comprimé (1) pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile, constitué d'un enroulement tubulaire de faible diamètre (2), en matériau de qualité alimentaire, équipé d'une vanne de remplissage à accès extérieur rapide (3) autorisant le remplissage dudit réservoir miniaturisé de gaz comprimé (1), caractérisé en ce qu'il est constitué de deux demi. réservoirs (1a, 1b) reliés entre eux par ladite vanne de remplissage à accès extérieur rapide (3) par l'intermédiaire de deux clapets anti. retour d'isolation (4a, 4b) permettant, de ce fait, la mise en communication desdits deux demis réservoirs (1a, 1b) pour le remplissage en fonctionnement, mme en milieu hostile ou l'isolation de l'un d'entre eux (1a ou 1b), le reste du temps.
2. Réservoir miniaturisé de gaz comprimé (1) pour disposiuf autonome de respiration de sécurité en milieu hostile selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit enroulement tubulaire de faible diamètre (2) est réalisé en un matériau amagnétique, léger et résistant à une pression du gaz supérieure à celle utilisée dans les bouteilles de gaz comprimé de l'art antérieur, tel qu'un matériau plastique.
3. Réservoir miniaturisé de gaz comprimé (1) pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit enroulement tubulaire de faible diamètre (2) est réalisé en un matériau amagnétique, léger et résistant à une pression du gaz supérieure à celle utilisée dans les bouteilles de gaz comprimé de l'art antérieur, tel qu'un matériau composite.
4. Réservoir miniaturisé de gaz comprimé (1) pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux demi. réservoirs (1a, 1b), enroulés autour d'une cartouche unique de filtratlon (6) du gaz expiré par l'utilisateur.
5. Réservoir miniaturisé de gaz comprimé (1) pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est constitué de deux demi. réservoirs (1a, 1b), enroulés autour de deux demies cartouches de filtration (6a, 6b) du gaz expiré par l'utilisateur.
6. Dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile à recyclage du gaz, caractérisé en ce qu'il comporte un réservoir miniaturisé de gaz comprimé (1), conforme à l'une des revendications 1 à 5, relié à l'embout respirateur (5) de l'utilisateur par l'intermédiaire d'un circuit respiratoire comportant une cartouche de filtration (6) du gaz expiré par ledit utilisateur et un sac respiratoire (7), ledit réservoir miniaturisé de gaz comprimé (1) constitué de demi. réservoirs (1a, 1b) étant isolé ou mis en communication avec ledit circuit respiratoire par l'intermédiaire d'une double vanne d'isolation (8a, 8b) et d'un double système d'injection du gaz comprimé (9a, 9b) dans ledit circuit respiratoire.
7. Dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile à recyclage du gaz, composé d'au moins deux sous. ensembles respiratoires indépendants montés en parallèle, et partageant le réservoir de gaz comprimé (1) constitué de deux demi. réservoirs (1 a, 1 b) conformes à l'une des revendications 1 à 5, ledit réservoir miniaturisé de gaz comprimé (1a, 1 b) étant isolé ou mis en communication avec le circuit respiratoire par l'intermédiaire d'une vanne d'isolation (8a, 8b) et d'un système d'injection du gaz.
Description:
Appareil de stockage du gaz comprimé dans un dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile L'invention se rapporte au domaine de la pénétration de l'homme dans les milieux hostiles et, plus particulièrement, au domaine des moyens utilisés par l'homme pour survivre et se déplacer dans lesdits milieux tels que l'air pollué ou enfumé ou encore sous l'eau.

Plus particulièrement, l'invention concerne un élément du dispositif respiratoire permettant à un plongeur d'effectuer des explorations ou des missions subaquatiques sans nécessité de remonter en surface pour respirer, ou à du personnel de secours d'intervenir en milieu pollué ou enfumé, et plus spécifiquement encore, l'invention est relative à un appareil de stockage du gaz comprimé nécessaire à l'utilisateur.

Essentiellement, on connaît, à ce jour, des dispositifs respiratoires dont l'appareil de stockage du gaz comprimé, est une bouteille, le plus souvent métallique, remplie sous haute pression de gaz respirable par l'utilisateur ; ladite bouteille de gaz comprimé présente plusieurs inconvénients majeurs, dont le volume et la masse, mais aussi une sécurité insuffisante du fait qu'elle présente des risques d'explosion en cas de choc, avec projections éventuelles de morceaux susceptibles d'atteindre et de blesser l'utilisateur ou toute personne se trouvant à proximité. Pour éviter le risque d'explosion, le document DE 15 51 613 A de Miczka décrit un réservoir pour la fourniture de gaz sous haute pression dans lequel le débit de gaz, en cas de rupture, est limité par l'ouverture d'un capillaire cassable. Pour réduire le volume, le document DE 11 48 453 B, de Draegerwerk AG propose un dispositif comportant deux enceintes à des pressions différentes, celle à la pression la plus faible étant enclose dans celle à la pression la plus élevée. Si le volume est réduit, ce n'est pas le cas de la masse qui, elle, est plutôt accrue. Une autre version de réservoir de gaz à haute pression, de forme toroïdale, fait l'objet du document WO 97/12175. Le risque d'explosion est probablement réduit, mais ce dispositif qui ne règle pas totalement les problèmes de masse ou de volume nécessite des procédés de fabrication compliqués.

Ces dispositifs, bien que destinés à accroître la sécurité ou la mobilité de l'utilisateur ne résolvent pas la totalité des problèmes rencontrés en conditions difficiles. Il est donc indispensable, notamment pour les applications délicates, dans lesquelles l'utilisateur ne peut se mouvoir que dans des espaces restreints ou encombrés, comme par exemple, un secouriste au

milieu des gravats, ou dans celles où il doit se déplacer avec souplesse et rapidité, de disposer d'un appareil sûr-la sécurité de l'utilisateur étant l'objectif principal de ce type de dispositif compact-puisque devant tre utilisé dans des espaces étroits-et robuste, c'est-à-dire ne présentant pas de risque d'explosion sous l'effet d'un choc.

Enfin, ces appareils doivent tre amagnétiques pour certaines utilisations telle, par exemple, le déminage, qui nécessite l'utilisation d'appareils d'enregistrement ou de mesure peu sensibles aux forces magnétiques. Si les bouteilles utilisées dans les dispositifs de l'art antérieur sont réalisées dans un alliage métallique dont la composition n'est pas strictement contrôlée, elles viennent mettre en danger le plongeur.

Les problèmes techniques à résoudre sont donc, de deux ordres avant tout, le problème de la sécurité de l'utilisateur, mais aussi celui de la réduction de volume et de l'allègement de l'appareil pour permettre une utilisation dans des conditions délicates, tout en assurant de meilleures conditions de mobilité et de confort.

En conséquence, le premier objectif de l'invention, vise une sécurité totale de I'utilisateur, en proposant un réservoir de stockage du gaz comprimé pour un dispositif autonome de respiration, robuste, donc ne présentant aucun risque d'explosion, donc de blessure de l'utilisateur ou des personnes à son voisinage, ainsi que d'une conception et d'une réalisation économiques.

Un autre objectif de l'invention est de permettre une meilleure mobilité de l'utilisateur, grâce à la réduction de masse et de volume de l'ensemble du dispositif autonome de respiration, réduction autorisée par la miniaturisation du réservoir de gaz comprimé, miniaturisation rendue impossible dans les dispositifs de l'art antérieur, par la géométrie imposée de la bouteille de gaz comprimé ou le volume des dispositifs de tuyaux enroulés.

Pour ce faire, l'invention consiste en une combinaison d'un réservoir miniaturisé de gaz comprimé pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile, constitué d'un enroulement tubulaire de faible diamètre, en matériau de qualité alimentaire, et d'au moins une cartouche de filtration du gaz expiré par l'utilisateur, ladite miniaturisation permettant de résoudre les problèmes d'encombrement et de masse liés aux bouteilles de gaz comprimé de l'art antérieur. Ledit réservoir miniaturisé de gaz comprimé est équipé d'une vanne de remplissage à accès extérieur et qui peut tre

rapide si elle est reliée à un clapet anti-retour d'isolation, ce qui le rend rechargeable en fonctionnement en milieu hostile, contrairement à la bouteille de gaz comprimé de l'art antérieur.

Selon les variantes du réservoir miniaturisé de gaz comprimé constitué de l'enroulement tubulaire de faible diamètre, le problème supplémentaire consistant à disposer d'un dispositif amagnétique pour des applications utilisant un matériel sensible aux forces magnétiques est atteint par la réalisation dudit réservoir de gaz comprimé dans un matériau métallique amagnétique tel que, à titre d'exemple non limitatif ; du laiton ou de l'acier inoxydable, ou dans un matériau non métallique, plastique ou composite.

Le réservoir miniaturisé de gaz comprimé pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile est caractérisé en ce qu'il est constitué de deux demi-réservoirs reliés entre eux par ladite vanne de remplissage à accès extérieur rapide, par l'intermédiaire de deux clapets anti- retour d'isolation, permettant à l'utilisateur de faire communiquer entre eux les deux demis réservoirs pour n'en faire qu'un lorsque l'on procède au remplissage, mme en fonctionnement en milieu hostile, par l'intermédiaire de la vanne de remplissage à accès extérieur rapide et de les maintenir isolés l'un de l'autre, le reste du temps.

Dans d'autres variantes, ledit réservoir miniaturisé de gaz comprimé est, grâce à son faible diamètre, enroulé autour de la cartouche (ou de deux demi-cartouches) de filtration du gaz expiré par l'utilisateur.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description accompagnant les dessins, dans lesquels : - la figure 1 montre en coupe, le schéma d'un réservoir miniaturisé de gaz comprimé pour dispositif autonome de respiration de sécurité ; - la. figure 2 schématise un réservoir miniaturisé de gaz comprimé pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile, objet de l'invention, constituée de deux demi-réservoirs ; - la figure 3 explique le montage du réservoir miniaturisé de gaz comprimé pour différents types de dispositifs autonomes de respiration de sécurité en milieu hostile, dans la version de l'art antérieur et selon l'invention ; - la figure 4 montre le schéma d'une partie d'un dispositif autonome de respiration de sécurité, constitué de deux demi-réservoirs, constitué chacun d'un enroulement tubulaire de faible diamètre, autour d'une unique cartouche de filtration du gaz expiré par l'utilisateur ;

- la figure 5 schématise une partie d'un dispositif autonome de respiration de sécurité, constitué de deux demi-réservoirs, constitué chacun d'un enroulement tubulaire de faible diamètre, autour de deux demi-cartouches de filtration du gaz expiré par l'utilisateur.

La figure 1 montre le schéma d'un réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile, constitué d'un enroulement tubulaire de faible diamètre 2. De préférence, dans l'invention, ledit enroulement tubulaire de faible diamètre est réalisé en matériau de qualité alimentaire, métallique, plastique ou composite, réalisé à partir d'un tube d'une à quelques dizaine (s) de millimètres de diamètre et de quelques millimètres d'épaisseur.

Dans les applications qui l'exigent, afin d'éviter toute perturbation sur un matériel sensible aux forces magnétiques, le matériau constitutif de l'enroulement de faible diamètre 2 du réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 est un matériau amagnétique, par exemple un matériau métallique tel que du laiton ou de l'acier inoxydable ou, pour accroître encore l'allègement, un matériau de masse spécifique inférieure à celle du métal tel qu'un matériau plastique ou composite.

Le réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1, est relié au milieu ambiant, hostile, par une vanne de remplissage à accès extérieur 3, associée à un clapet anti-retour d'isolation 4 pour éviter toute pénétration d'eau, de fumée ou d'air pollué, pendant le remplissage.

Le réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1, permet à l'utilisateur de s'affranchir de la nécessité de transporter une bouteille de gaz comprimé du type classique, en lui offrant une autonomie respiratoire égale, voire supérieure, la pression du gaz comprimé dans le réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1, pouvant tre supérieure à celle utilisée dans les bouteilles de gaz comprimé utilisées dans de nombreux dispositifs de l'art antérieur.

Ledit réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 est d'une réalisation aisée, par exemple à partir de tubes de faible diamètre étirés à froid, en matériaux de qualité alimentaire et éventuellement amagnétiques, d'un faible coût et d'une grande légèreté. De plus, il résiste à des pressions supérieures à celles utilisées dans les bouteilles de gaz comprimé classiques et permet, donc d'accroître, à masse et volume réduits, l'autonomie respiratoire de l'utilisateur.

La figure 2 schématise la variante du réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile, objet de

l'invention, constituée de deux demi-réservoirs (1a, 1b), reliés entre eux par l'intermédiaire de la vanne de remplissage avec accès extérieur rapide 3 associée à deux clapets anti-retour d'isolation (4a, 4b).

La figure 3 explique les applications du réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1, objet de l'invention, dans différents types de dispositifs autonomes de respiration de sécurité en milieu hostile, dans la version de l'art antérieur et selon l'invention.

La configuration la plus simple de l'art antérieur est illustrée par la vue 3a. Un réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 pour dispositif autonome de respiration de sécurité, comportant une vanne de remplissage avec accès extérieur 3, est relié directement, sans dispositif intermédiaire, à un détendeur 10 associé à l'embout respirateur 5 de 1'utilisateur. Cette version du dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile ne comporte aucun élément de recyclage du gaz expiré par l'utilisateur qui est directement rejeté dans le milieu ambiant.

Dans la vue 3b, le réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 équipe un dispositif autonome de respiration de sécurité permettant le recyclage du gaz expiré par l'utilisateur. Ledit réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 est, dans cette variante, relié à l'embout respirateur 5 de l'utilisateur par l'intermédiaire d'un circuit respiratoire, monté en série avec lui, ou en parallèle, et comportant une cartouche de filtration 6 du gaz expiré et un sac respiratoire 7.

De mme, dans la configuration décrite sur la vue 3b ou dans sa variante, la cartouche de filtration du gaz expiré par l'utilisateur 6 peut tre unique ou constituée de deux demies cartouches (6a, 6b), le sac respiratoire 7 pouvant lui, tre monté en série ou en dérivation de ladite cartouche de filtration unique 6 ou des deux demi-cartouches de filtration (6a, 6b), alors disposées préférentiellement de part et d'autre dudit sac respiratoire 7.

Dans la vue 3c, le réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1, constitué de deux demi-réservoirs (1a, 1b) est monté en parallèle sur le circuit respiratoire auquel il est relié par une double vanne d'isolation (8a, 8b) disposée entre lui et un double système d'injection du gaz dans le circuit respiratoire (9a, 9b) qui assure au sac respiratoire 7 l'apport de gaz frais, par l'intermédiaire de la cartouche de filtration 6 ou des demi-cartouches de filtration (6a, 6b).

Dans toutes les configurations décrites dans la figure 3, le réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 vient se substituer à la bouteille de gaz comprimé, lourde et encombrante, utilisée dans les dispositifs de respiration de l'art antérieur.

La figure 4 montre le schéma d'une partie du réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile, constitué d'un enroulement tubulaire de faible diamètre 2. Comme dans les variantes précédemment décrites, de préférence, ledit enroulement tubulaire de faible diamètre 2 est réalisé en matériau de qualité alimentaire, métallique, plastique ou composite, et est réalisé à partir d'un tube d'une à quelques dizaine (s) de millimètres de diamètre et de quelques millimètres d'épaisseur.

Comme dans les autres variantes, le réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 est relié au milieu ambiant, hostile, par une vanne de remplissage à accès extérieur 3, associée à un clapet anti-retour d'isolation 4 pour éviter toute pénétration d'eau, de fumée ou d'air pollué, pendant le remplissage.

Cependant, la disposition de la présente variante, dans laquelle ledit réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 est enroulé autour de la cartouche unique de filtration du gaz 6 expiré par l'utilisateur permet un gain supplémentaire d'encombrement, laissant audit utilisateur une plus grande latitude de déplacement dans les passages étroits ou encombrés.

La figure 5 schématise une partie du dispositif autonome de respiration de sécurité, constitué de deux demi-réservoirs (1a et 1b), constitué chacun d'un enroulement tubulaire de faible diamètre, enroulé autour de deux demi-cartouches de filtration (6a et 6b) du gaz expiré par l'utilisateur ; les deux demi-réservoirs (1a et 1b) sont reliés entre eux par l'intermédiaire de la vanne de remplissage avec accès extérieur rapide 3 associée à deux clapets anti-retour d'isolation (4a et 4b).

II est bien évident que la disposition desdits demi-réservoirs miniaturisés de gaz comprimé (1a et 1b) autour de la cartouche unique de filtration 6 ou des deux demi-cartouches (6a, 6b) du gaz expiré par l'utilisateur peut tre utilisée dans tout dispositif de respiration de sécurité en milieu hostile où le gain de masse et de volume, comme l'accroissement de sécurité, de mobilité et de souplesse de l'utilisateur

constituent des éléments importants, y compris dans des systèmes complexes à au moins deux sous-systèmes respiratoires indépendants, de sécurité en milieu hostile.

Il est bien évident que ledit réservoir miniaturisé de gaz comprimé 1 peut tre utilisé dans tout dispositif de respiration de sécurité en milieu hostile où le gain de masse et de volume, comme l'accroissement de sécurité, de mobilité et de souplesse de l'utilisateur constituent des éléments importants, y compris dans des systèmes complexes à au moins deux sous-systèmes respiratoires indépendants, de sécurité en milieu hostile.

Le réservoir miniaturisé de gaz comprimé pour dispositif autonome de respiration de sécurité en milieu hostile objet de l'invention offre, par rapport à la solution connue de l'art antérieur constitué de la bouteille de gaz comprimé classique, de multiples avantages, parmi lesquels les principaux sont : - la sécurité, en éliminant les risques de blessure de l'utilisateur, grâce à la robustesse du réservoir miniaturisé de gaz comprimé, constitué de deux demi-réservoirs ; cette disposition limite les conséquences d'une éventuelle explosion en raison de la constitution mme dudit réservoir miniaturisé de gaz comprimé dont les parois sont minces et résistantes ; - l'accroissement de confort, de souplesse, de mobilité et d'agilité de l'utilisateur, grâce à la réduction de masse et de volume du dispositif autonome de respiration subaquatique permise, également, par la miniaturisation du réservoir de gaz comprimé ; - la facilité de stockage, de transport, de manutention et d'utilisation, grâce au gain de masse et de volume lui aussi obtenu par la miniaturisation du circuit de gaz comprimé objet de l'invention ; - la versatilité d'utilisation, ledit réservoir miniaturisé de gaz comprimé pouvant équiper de nombreux dispositifs autonomes de respiration, soit en lieu et place de la bouteille de gaz comprimé de l'art antérieur, soit en permettant de nouvelles applications jusqu'alors impossibles en raison de l'encombrement de ladite bouteille de gaz comprimé ; - l'augmentation d'autonomie respiratoire, résultant, à la fois du gain de masse et de volume et de la possibilité d'accroître la pression du gaz, dans le réservoir miniaturisé de gaz comprimé.- En résumé, il est bien évident que le réservoir miniaturisé de gaz comprimé pour dispositif autonome de respiration, selon l'invention, résout les problèmes de sécurité et d'autonomie respiratoire, de confort et de souplesse

d'utilisation, de manutention dudit dispositif à terre comme dans les passages difficiles, pollués ou encombrés, en proposant, dans ses diverses variantes et applications, un appareil allégé, versatile, simple et économique à réaliser.

Ledit réservoir miniaturisé de sécurité peut, ainsi, équiper les dispositifs respiratoires de plongeurs, de pompiers, de secouristes ou de toute personne destinée à se déplacer en milieu hostile.

II est bien évident que l'homme de l'art pourra combiner les différentes variantes du réservoir miniaturisé pour dispositif autonome de respiration subaquatique, objet de l'invention, les employer dans différentes applications ou utiliser des moyens équivalents, sans sortir du cadre de l'invention.