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Matériel N4Matériel N4Blocs, détendeursBlocs, détendeurs

Christine le 26/04/2011Christine le 26/04/2011

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PlanPlanObjectifsObjectifsRappelsRappelsBlocsBlocs

Différents typesDifférents typesRéglementation, mentions obligatoiresRéglementation, mentions obligatoiresRobinetterieRobinetterie

Détendeur à 2 étagesDétendeur à 2 étagesPrincipe, classificationPrincipe, classification11erer étage étage

11erer étage à piston étage à pistonnon compensénon compenséCompenséCompenséBilan des forcesBilan des forces

11erer étage à membrane étage à membranenon compensénon compensécompensécompensé

22èmeème étage étagePrincipePrincipeCompensationCompensationEffet venturiEffet venturiEffet vortexEffet vortex

Principales pannes rencontréesPrincipales pannes rencontréesSynthèseSynthèse

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Matériel et guide de palanquée : Matériel et guide de palanquée : ObjectifsObjectifs

Compréhension des règles d’utilisation et des Compréhension des règles d’utilisation et des principes de base de fonctionnement du bloc et du principes de base de fonctionnement du bloc et du détendeur indispensable pour :détendeur indispensable pour :

choisir, adapter les éléments de l’équipement (dont le lestage) en fonction de la nature de la plongée, des conditions, de l’organisation … l’encadrement en plongée

la mise en œuvre de son matériel et de celui de sa palanquée (déceler un disfonctionnement, régler un problème simple, assurer l’entretien courant)

conseiller les plongeurs dans le choix du matériel

appliquer la réglementation relative à la pratique de l’activité et la mise en œuvre de certains équipements

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RappelsRappels

• Mariotte : PV = Constante

• Charles = P/T = Constante

• Les forces : P = F/S

d’où F = PS

Vecteur force :

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BlocsBlocs

Constitution : 2 technologies :

acier (35CD4) ou

alliage d’aluminium (à l’origine Al-Mg type AG5 ou 5283, maintenant Al-Si-Mg type 6351).

Principaux fabricants : IWKA ou Mannessman, Roth, Faber , Helser.

Volumes internes (en litres) : 6, 10, 12, 15, 18 …

Pression de service (en bars) : 175, 200, 230, 300

Poids à vide en kg (pour acier) :

– 6 L : 6.8 – 7.7

– 12 L : 16.1 – 17.4

– 15 L : 18.9 – 19.8

À ce poids s’ajoute 1,2 kg par m3 d’air contenu dans un bloc (attention au lestage !)

IWKA

Faber ROTH

Mannesmann, Helser

Blocs Alu (forgeage à froid)

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Procédé ROTH : Procédé ROTH : Pour info uniquement

77

BlocsBlocs

Réglementation applicable :

1. Inspection : inspection visuelle

2. Requalification :

- épreuve hydraulique (1.5 X pression de service)

- vérification des organes de sécurité

Dérogation fédérale :

- Bouteille inscrite dans le registre club (possible pour une bouteille personnelle).

- Inspection annuelle par un TIV (macaron sur le bloc et certificat de visite obligatoire).

Couleur de l’ogive selon la nature du gaz (NFEN 1089-3)

Mentions obligatoires :

-Marques d’identité :

fabricant, lieu/date de fabrication, n° de série, pression épreuve, volume interne, marque nationale ou européenne

-Marques de service :

nature du gaz, pression de service, date de dernière épreuve.

Dérogation fédéraleDérogation fédérale

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Robinetterie Robinetterie

Constitution

Performances, qualités attendues

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Robinetterie : principe de fonctionnementRobinetterie : principe de fonctionnement

Réserve manuelle à rampe hélicoïdaleRéserve manuelle à rampe hélicoïdale

Siège, clapet

1010

Robinetterie et bouteille : utilisation, entretienRobinetterie et bouteille : utilisation, entretien

1111

Le détendeurLe détendeur Un détendeur Un détendeur

est composé est composé d’un premier d’un premier étage et d’unétage et d’un

second étage…second étage…

Au niveau Au niveau du premier du premier étage, deux étage, deux modes de modes de serrage, soitserrage, soit

Din soit à Din soit à étrierétrier

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Détendeur à deux étagesDétendeur à deux étages

Le rôle d’un détendeur est de distribuer automatiquement de l’airLe rôle d’un détendeur est de distribuer automatiquement de l’air

- à la pression ambianteà la pression ambiante

- à la demande du plongeurà la demande du plongeur

Principe de fonctionnement :Principe de fonctionnement :- le 1er étage détend l’air haute pression (HP) en moyenne pression (MP), le 1er étage détend l’air haute pression (HP) en moyenne pression (MP), également nommée pression intermédiaire.également nommée pression intermédiaire.

- le 2ème étage détend à nouveau l’air MP du 1er étage pour l’amener à pression 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.ambiante, également nommée basse pression (BP), respirable par le plongeur.

HP (176 à 230 bars) -> MP (8 à 12 bars) -> BP (pression ambiante)HP (176 à 230 bars) -> MP (8 à 12 bars) -> BP (pression ambiante)

Classification des détendeurs à 2 étages :Classification des détendeurs à 2 étages :

- 1er étage à piston (ou clapet) simple, ou à membrane simple- 1er étage à piston (ou clapet) simple, ou à membrane simple

- 1er étage à piston (ou clapet) compensé, ou à membrane compensée1er étage à piston (ou clapet) compensé, ou à membrane compensée

- 2ème étage simple2ème étage simple

- 2ème étage compensé2ème étage compensé

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Principe de fonctionnement : Dans ce type de détendeur, le piston est remplacé par une membrane épaisse, mais son principe est le même que celui du 1er étage à piston. Dans un 1er étage à piston, l'eau entre dans la chambre humide, elle peut y apporter du sable, du limon, des algues ou d'autres corps en suspension qui peuvent perturber le bon fonctionnement du piston. Cet inconvénient n'existe pas dans le cas d'un détendeur à piston membrane car l'eau n'entre pas dans le corps de détendeur.

1er étage à membrane simple1er étage à membrane simple

Le schéma ci-contre représente le système au repos, c'est-à-dire sans air sous pression ( tel qu'il est dans votre sac ). Seuls les deux ressorts exercent leur action sur les organes mobiles ( poussoir et clapet ). Le ressort R, plus puissant que le ressort r ( qui n'est là que pour le rappel du clapet ), appuie sur la membrane qui se déforme, transmet ce déplacement au poussoir et au clapet qui est donc écarté du siège.

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Fonctionnement : 1ere étapeFonctionnement : 1ere étape On monte le détendeur sur la robinetterie d'un On monte le détendeur sur la robinetterie d'un

bloc gonflé et on ouvre le robinet de bloc gonflé et on ouvre le robinet de conservation. La HP du bloc entraîne le conservation. La HP du bloc entraîne le remplissage de la chambre HP, et, puisque le remplissage de la chambre HP, et, puisque le passage est ouvert, de la partie MP. En aval du passage est ouvert, de la partie MP. En aval du tuyau MP, le volume est fermé ( on verra plus loin tuyau MP, le volume est fermé ( on verra plus loin les systèmes du 2e étage ).les systèmes du 2e étage ).Au fur et à mesure que le volume MP se remplit, Au fur et à mesure que le volume MP se remplit, la pression augmente. Elle exerce, sur les parois la pression augmente. Elle exerce, sur les parois de cette chambre, des forces directement liées à de cette chambre, des forces directement liées à sa valeur.sa valeur. La membrane est repoussée vers sa position La membrane est repoussée vers sa position d’équilibre lorsque la force due à la MP d’équilibre lorsque la force due à la MP équivaut à celle exercée par le ressort R (on équivaut à celle exercée par le ressort R (on constate que la force exercée par le ressort R constate que la force exercée par le ressort R définie la valeur de la MP ).définie la valeur de la MP ).La membrane, en reprenant sa position La membrane, en reprenant sa position d'équilibre, laisse reculer le poussoir et le d'équilibre, laisse reculer le poussoir et le clapet qui vient en appui sur le siège et clapet qui vient en appui sur le siège et referme l'arrivée de la HP. Le système est en referme l'arrivée de la HP. Le système est en équilibre.équilibre.La valeur de la MP dépend alors de la force de La valeur de la MP dépend alors de la force de tarage du ressort appuyant sur la surface de la tarage du ressort appuyant sur la surface de la membrane : soit environ 8 à 10 bars selon les membrane : soit environ 8 à 10 bars selon les cas.cas.

1515

Fonctionnement : 2eme étapeFonctionnement : 2eme étape On immerge ce 1er étage sans inspirer ( par On immerge ce 1er étage sans inspirer ( par

exemple, c'est mon détendeur de secours ). L'eau exemple, c'est mon détendeur de secours ). L'eau pénètre dans la chambre "humide" et vient pénètre dans la chambre "humide" et vient transmettre l'action de la pression ambiante transmettre l'action de la pression ambiante ( PA ) à la membrane. Son action s'ajoute à celle ( PA ) à la membrane. Son action s'ajoute à celle du ressort R et, à nouveau, la membrane quitte du ressort R et, à nouveau, la membrane quitte sa position d'équilibre, appuie sur le poussoir et sa position d'équilibre, appuie sur le poussoir et provoque l'ouverture du clapet en le décollant du provoque l'ouverture du clapet en le décollant du siège. La HP trouve le passage libre et l'air siège. La HP trouve le passage libre et l'air pénètre à nouveau dans la chambre MP.pénètre à nouveau dans la chambre MP.

La quantité d'air augmente et donc, sa La quantité d'air augmente et donc, sa pression. Lorsque la nouvelle valeur de cette pression. Lorsque la nouvelle valeur de cette MP est suffisante pour que la membrane MP est suffisante pour que la membrane retrouve sa position d'équilibre, le clapet retrouve sa position d'équilibre, le clapet revient en appui sur le siège et ferme le revient en appui sur le siège et ferme le passage.passage.A ce moment, le système est à nouveau en A ce moment, le système est à nouveau en équilibre et la MP est égale à R + PA. Cet équilibre et la MP est égale à R + PA. Cet ajustement de la valeur de la MP est ajustement de la valeur de la MP est automatique.automatique.

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Fonctionnement : 3e étapeFonctionnement : 3e étapeEn restant, cette fois-ci, à la même En restant, cette fois-ci, à la même profondeur, j'inspire dans ce détendeur. profondeur, j'inspire dans ce détendeur. Je prélève un volume d'air nécessaire et Je prélève un volume d'air nécessaire et je provoque une diminution de la je provoque une diminution de la pression dans la chambre MP.pression dans la chambre MP.

La membrane, sous l'action de R et de PA, La membrane, sous l'action de R et de PA, quitte sa position d'équilibre, appuie sur le quitte sa position d'équilibre, appuie sur le poussoir et repousse le clapet. L'air HP poussoir et repousse le clapet. L'air HP s'introduit dans la chambre MP et vient s'introduit dans la chambre MP et vient compléter le volume d'air prélevé. L'équilibre compléter le volume d'air prélevé. L'équilibre de position de la membrane est à nouveau de position de la membrane est à nouveau atteind quand la MP a retrouvé sa valeur de atteind quand la MP a retrouvé sa valeur de départ ( avant inspiration ).départ ( avant inspiration ).Ce système correspond bien aux 3 principaux Ce système correspond bien aux 3 principaux points du cahier des charges :points du cahier des charges :• de l'air à la pression voulue, de l'air à la pression voulue, • de l'air fourni à la demande, de l'air fourni à la demande, • de l'air fourni automatiquement. de l'air fourni automatiquement.

1717

1er étage à membrane compensé :1er étage à membrane compensé :Comment le reconnaître : les trous de la chambre sèche se trouvent au fond.

Principe de fonctionnement :Le 1er étage à membrane compensé est de conception différente du précédent. La chambre de haute pression (HP) est maintenue fermée par un double piston à tige pleine. L’étanchéité du système repose aussi sur des joints toriques. Le sommet du piston est plaqué sur une membrane qui sépare la chambre humide (PA) de la chambre moyenne pression (PI). Un autre ressort « dynamométrique » maintien la membrane plaquée au piston.

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1er étage à membrane : Bilan des forces1er étage à membrane : Bilan des forces

Compensé

Non compensé

1919

1er étage à piston simple1er étage à piston simpleComment le reconnaître : arrivée HP en ligne.Principe de fonctionnement : :Malgré divers joints toriques, le piston s’use plus que la membrane que nous verrons ci-après. Pour ces mêmes raisons, il n’est pas préconisé en eau trop chargée (trop salée , etc.).Par contre il est plus simple et plus fiable parce qu’il possède moins de pièces. Il est souvent moins coûteux. Schéma 1er étage dans le sac de plongée :

2020

1er étage à piston simple (suite)1er étage à piston simple (suite)Principe de fonctionnement : quand on gré le détendeur et que l’on ouvre le bloc

2121

1er étage à piston compensé1er étage à piston compenséObjectif : 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

Principe de fonctionnement : la compensation

Sans compensation

Avec compensation :

- Forces verticales neutralisées

- Les forces radiales s’annulent

Intérêts :

- Confort respiratoire constant du 2ème étage

- Dans les situations critiques demandant un effort important, la stabilité de la MP est un facteur de sécurité

2222

1er étage à piston compensé1er étage à piston compenséComment le reconnaitre : arrivée de la HP sur le côtéPrincipe de fonctionnement : Puisque la HP décroît au cours de la plongée, la force appliquée sur le clapet va diminuer et rendre plus difficile le passage de la HP à la MP. De là est venue l'idée de neutraliser ce phénomène par la mise au point du "clapet-piston compensé".

En position fermée : expiration En position ouverte : inspiration

2323

1er étage à piston : Bilan des forces1er étage à piston : Bilan des forces

Compensé Non compensé

2424

La surcompensationLa surcompensation

2525

2ème étage2ème étageObjectif : A pour but de transformer la pression intermédiaire en pression ambiante et de donner de l’air à la demandePrincipe de fonctionnement du 2eme étage :Il est composé de deux chambres, une chambre sèche et une chambre humide, séparées par une membrane.

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Le second étage (suite)Fonctionnement :Fonctionnement : En phase d’inspiration, une En phase d’inspiration, une

dépression se forme dans la dépression se forme dans la chambre sèche.chambre sèche.

La membrane se baisse, la La membrane se baisse, la cuillère (le levier) tire le cuillère (le levier) tire le piston et ouvre le clapet.piston et ouvre le clapet.

L’air à pression intermédiaire L’air à pression intermédiaire se détend dans la chambre se détend dans la chambre sèche, et permet ainsi au sèche, et permet ainsi au plongeur de respirer de l’air plongeur de respirer de l’air à la pression ambiante.à la pression ambiante.

Dès qu’il y a équilibre des Dès qu’il y a équilibre des pressions au niveau du pressions au niveau du deuxième étage, la deuxième étage, la membrane n’appuie plus sur membrane n’appuie plus sur le levier, et le clapet se le levier, et le clapet se ferme.ferme.

2727

2ème étage compensé2ème étage compensé

2828

2ème étage2ème étage

Effet VortexEffet VortexLe résultat est le même mais cette fois ci on ajoute un effet de tourbillon Le résultat est le même mais cette fois ci on ajoute un effet de tourbillon dans le détendeur. Quand le mélange arrive dans notre embout il y a dans le détendeur. Quand le mélange arrive dans notre embout il y a embouteillage de celui ci du fait de la différence de section entre l’embout et embouteillage de celui ci du fait de la différence de section entre l’embout et le volume interne du 2ème étage. Pour faciliter le passage de l’air on crée un le volume interne du 2ème étage. Pour faciliter le passage de l’air on crée un tourbillon ( Vortex ) dans le 2ème étage.tourbillon ( Vortex ) dans le 2ème étage.

Du coup le mélange tourne sur les parois et au centre il n’y a rien. quand Du coup le mélange tourne sur les parois et au centre il n’y a rien. quand j’inspire il n’y a pas de résistance du au mélange sur la membrane j’inspire il n’y a pas de résistance du au mélange sur la membrane d’ouverture de la MP.d’ouverture de la MP.

Plus simplement si on prend une bouteille d’eau pleine et que l’on retourne Plus simplement si on prend une bouteille d’eau pleine et que l’on retourne celle ci elle se vide par à-coup, car l’air en voulant entrer dans la bouteille celle ci elle se vide par à-coup, car l’air en voulant entrer dans la bouteille repousse l’eau; si je fait tourner l’eau dedans et que je vide, un tourbillon se repousse l’eau; si je fait tourner l’eau dedans et que je vide, un tourbillon se crée et l’eau s‘évacue par les cotés alors que l’air entre par le centre, le crée et l’eau s‘évacue par les cotés alors que l’air entre par le centre, le vidage est plus rapide. vidage est plus rapide.

Effet venturiEffet venturiL'effet Venturi (du nom du physicien italien Giovanni Battista Venturi) est L'effet Venturi (du nom du physicien italien Giovanni Battista Venturi) est le nom donné à un phénomène de la dynamique des fluides où les le nom donné à un phénomène de la dynamique des fluides où les particules gazeuses ou liquides se retrouvent accélérées à cause d'un particules gazeuses ou liquides se retrouvent accélérées à cause d'un rétrécissement de leur zone de circulation. Dans certains rétrécissement de leur zone de circulation. Dans certains détendeurs de de plongée sous-marine, le flux d'air moyenne pression injecté dans le , le flux d'air moyenne pression injecté dans le deuxième étage de ces deuxième étage de ces détendeurs est orienté de telle manière qu'il est orienté de telle manière qu'il participe à l'aspiration de la membrane. Cette membrane appuyant sur le participe à l'aspiration de la membrane. Cette membrane appuyant sur le levier qui provoque l'injection d'air, l'effet venturi réduit alors l'effort levier qui provoque l'injection d'air, l'effet venturi réduit alors l'effort inspiratoire .inspiratoire .

2929

Principales pannes rencontréesPrincipales pannes rencontréesInspiration difficile - mauvais réglage - Révision par

technicien

Hernie ou craquelures sur le tuyau MP

- usure du tuyau - changement tuyau MP

Présence d’eau àl’inspiration

- embout percé- membrane 2ème étagedéfectueuse- soupape d’expiration non étanche

- changer l’embout- vérification par technicien- nettoyage ou changement soupape

Échappement de petites bulles au niveau chambrehumide 1° étage

- joints toriques défectueux- changement joints partechnicien

Débit continu de l’air - mauvaise étanchéitésiège/clapet

- changement clapet partechnicien

3030

Principales pannes rencontrées : synthèsePrincipales pannes rencontrées : synthèse

3131

SynthèseSynthèse

3232

1er

étage

piston

compensé simple (non compensé)

   

EX.modèles

VS4 R, VX80 BEUCHAT, XTX 20 APEKS, SYNCHRO SEAC SUB, FX piston de CRESSI, MK25 de

Scubapro

VS3club BEUCHAT, R2 de MARES, XSAC2 CRESSI, Partner AQUALUNG et le célèbre

MK2 SCUBAPRO, TITAN et Calypso d’AQUALUNG

membrane    

EX.modèles

MR12 Nikos de Mares, MK11, MK11 T et MK 17 de Scubapro, Légend, Mikron, Knono, TITAN LX

d’ AQUALUNG  

3333

(classique) non compensé compensé

clapet / piston

(clapet aval)

EX.modèles

R190, R290, R295, R390, R395 de ScubaproNikos, Rebel, Proton MARES ; S555, S600, A700,

G250 Vintage, S600 T, S555 T de Scubapro