Les détendeurs

Les détendeurs
© 2004 - Gérard DOMINÉ - IR – MF2 – BEES1 – Moniteur Nitrox / recycleur SCR – Formateur TIV
Généralités
Le confort respiratoire, élément essentiel de sécurité,
dépend directement du détendeur utilisé.
La compréhension des principes de base du fonctionnement
des détendeurs de plongée est indispensable au guide de palanquée
pour :
- ses nouveaux besoins (assistance à plongeur ou plongée profonde);
- les conditions de pratique (froid, courant, profondeur);
- la mise en œuvre du matériel, déceler un dysfonctionnement, régler
un problème simple (double détendeur ou octopus, inflateur,
manomètre, changer un embout ou un tuyau HP ou BP);
- imposer un changement en cas de panne importante;
- donner des renseignements sur tel ou tel principe de
fonctionnement.
Le détendeur à deux étages
Le rôle d’un détendeur est de distribuer automatiquement de l’air
- à la pression ambiante,
- à la demande du plongeur.
Principe de fonctionnement
- le 1er étage détend l’air haute pression (HP) en moyenne pression
(MP), également nommée pression intermédiaire (PI).
- le 2ème étage détend à nouveau l’air MP du 1er étage pour l’amener à
pression ambiante, également nommée basse pression (BP), respirable
par le plongeur.
HP (176 à 230 bars) MP (8 à 12 bars) BP (pression ambiante)
Le détendeur à deux étages
Classification des détendeurs à 2 étages
- 1er étage à piston simple, ou à membrane simple,
- 1er étage à piston compensé, ou à membrane compensé,
- 2ème étage simple,
- 2ème étage compensé
Description 1er étage à piston simple et 2ème étage simple
Principe de fonctionnement 1er étage à piston simple
En absence de HP, le clapet
du 1er étage est décollé de
son siège sous l’action du
ressort.
clapet en position ouverte
Principe de fonctionnement : la détente HP MP
A l’ouverture de la robinetterie,
l’air HP pénètre et se détend dans
la chambre sèche par l’orifice de la
tige creuse du piston et dans le
tuyau MP jusqu’au clapet du 2ème
étage.
La HP se détend jusqu’à atteindre la
valeur de la force du ressort taré qui
écarte le clapet de son siège. La MP qui
s’applique sur la surface du piston dans la
chambre MP, crée la force de fermeture
nécessaire pour repousser le clapet sur
son siège et obturer l’arrivée HP
1er étage à piston simple : les forces
Forces de fermeture
du clapet (FF)
MP x surface piston (MP x S)
Forces d’ouverture
du clapet (FO)
HP x surface piston (HP x S)
+
Force du ressort (R)
+
P.Amb x surface piston (PA x S)
Quand toutes les forces opposées (d’ouverture et de fermeture du clapet)
sont égales, elles s’annulent : il y a équilibre.
Principe de fonctionnement : 2ème étage simple
Clapet 2ème étage
FO = FF
La MP s’appliquant sur le clapet du 2ème étage est annulée par la force du ressort de
fermeture du clapet sur son siège.
2ème étage simple : les forces
La pression ambiante qui s’exerce sur la surface externe de la membrane est égale
à la pression ambiante qui s’applique sur sa surface intérieure. Toutes les forces
opposées (ouverture et fermeture du clapet 2ème étage) étant égales, elles
s’annulent, le détendeur est dit en « état d’équilibre » et prêt à fonctionner.
2ème étage simple : à l’inspiration
- En inspirant, le plongeur crée une
dépression dans le boitier du 2ème
étage;
- la force qui s’applique sur la face
interne de la membrane diminue;
- la membrane s’incurve et abaisse
le levier, la tige-clapet recule;
- l’air (MP) pénètre dans le boitier
et se détend à la pression ambiante.
2ème étage simple : après l’inspiration
- A la fin de l’inspiration, la
pression qui s’applique sur la
surface interne de la membrane
s’équilibre à nouveau avec la
pression extérieure.
- la membrane et le levier
reprennent leur position initiale;
- le ressort repousse le clapet qui
s’oppose de nouveau à la MP.
1er étage simple : après l’inspiration
- L’ouverture du clapet du 2ème étage
a entraîné une chute de la MP dans le
tuyau MP et le 1er étage;
- l’état d’équilibre du siège / clapet
est rompu;
- le clapet s’écarte alors de son
siège, la HP pénètre de nouveau
dans la chambre MP et se détend en
MP jusqu’à un nouvel équilibre;
- le détendeur est de nouveau
équilibré jusqu’à la prochaine
inspiration.
Principe de fonctionnement : modification de la MP
- Dans ce principe de fonctionnement,
l’air HP est en contact direct avec la
surface du clapet du 1er étage;
- cette surface étant constante, la
valeur de la force ainsi créée
(PxS=F) va dépendre de la valeur de
la HP;
- au cours de la plongée, la diminution
de la HP entraîne une diminution de la
force d’ouverture du clapet;
- la force nécessaire à la fermeture
devient moins importante;
- la surface du piston étant invariable,
c’est la MP qui diminue.
Ainsi, la valeur HP pendant le fonctionnement d’un détendeur à 1er étage à piston
simple (non-compensé) influe sur la valeur MP. Cette diminution MP entraîne des
efforts inspiratoires plus importants en fin de plongée. Si la HP pouvait être
neutralisée dans l’action des forces d’ouverture, la MP deviendrait stable.
Principe de fonctionnement : la compensation
La compensation du clapet/piston du 1er étage
a pour but le maintien d’une MP stable par
neutralisation de l’action de la HP.
- Pour ôter le bouchon servant à obstruer
le trou d’évacuation d’un bac rempli d’eau,
il faut vaincre la force créée par le poids
de l’eau qui s’applique sur la surface du
bouchon;
- si le bouchon est remplacé par un
grand tube émergeant de la surface de
l’eau, la force (verticale) créée par le
poids de l’eau est neutralisée,
- les forces radiales s’annulent
puisqu’elles sont opposées et égales
Principe de fonctionnement : la compensation
L’application de ce principe aux détendeurs va permettre la compensation du 1er
étage. Si la HP arrive dans une chambre sèche HP, la force axiale de la HP sur le
piston est éliminée; les forces radiales qui s’exercent sur la tige creuse du piston
s’annulent entre elles.
Principe de fonctionnement : piston compensé
- La HP n’influe plus sur la force d’ouverture du clapet; la MP reste stable quelle
que soit la valeur de la HP
- Cette stabilité se traduit au niveau du 2ème étage par un confort respiratoire
constant.
- Dans les situations critiques demandant des efforts importants, la stabilité de
la MP est un élément important de sécurité.
Principe de fonctionnement : 2ème étage compensé
2ème étage non compensé
2ème étage compensé
Le système de compensation du 2ème étage est basé sur le
même principe. La neutralisation de la MP dans la force
d’ouverture du clapet du 2ème étage permet d’améliorer le
confort inspiratoire.
Principe de fonctionnement : 1er étage à membrane simple
Dans ce type de détendeur, le piston est remplacé par une
membrane épaisse, mais son principe de fonctionnement est
identique au 1er étage à piston.
Principe de fonctionnement : 1er étage compensé à membrane
1er étage à membrane non compensé
1er étage compensé à membrane
Pour compenser un 1er étage à membrane, il suffit, comme dans
les 1er étages à piston, d’annuler l’action de la HP sur le
système d’ouverture ou de fermeture du clapet.
Signes de dysfonctionnement
Présence d’eau à
l’inspiration
- embout percé
- membrane 2ème étage
défectueuse
- soupape d’expiration non
étanche
- changer l’embout
- vérification par technicien
- nettoyage ou changement
soupape
Débit continu de l’air
- mauvaise étanchéité
siège/clapet
- changement clapet par
technicien
Échappement de petites
bulles au niveau chambre
humide 1° étage
- joints toriques défectueux
- changement joints par
technicien
Hernie ou craquelures sur
le tuyau MP
- usure du tuyau
- changement tuyau MP
Inspiration difficile
- mauvais réglage
- Révision par technicien
Avant de s’immerger, le guide de palanquée vérifie :
- le bon fonctionnement de ses 2 détendeurs (dureté, débit, ouverture du secours),
- que les membres de sa palanquée ont vérifié leurs détendeurs.
- Ne pas hésiter à changer de détendeur en cas de doute sur son fonctionnement.
Prochain cours
Les instruments de mesures
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