1 - Introduction

Le but de cet article et des suivants est de comprendre le fonctionnement de cet appareil respiratoire et d’en faciliter le choix lors d’un premier achat. Il s’adresse plus particulièrement aux débutants parfois déroutés par la profusion des détendeurs existants et les termes techniques abscons. J’espère démystifier tout cela et expliquer clairement le fonctionnement, l’entretien et le domaine d’utilisation des différents types de détendeurs présents sur le marché.

 

 2 - Un peu d’histoire

Avant l’apparition du détendeur , les plongeurs étaient des " Pieds lourds " ; c’est à dire qu’ils étaient habillés d’un vêtement étanche et souple, surmonté d’un casque rigide alimenté en air depuis la surface via un compresseur et un tuyau. Les semelles étaient plombées afin de permettre la marche. L’air circulait librement dans le casque et le vêtement.

Il faut attendre le début des années 40 pour que les idées de Cousteau soient matérialisées par Emile Gagnan (ingénieur à l’Air Liquide) à partir du principe du détendeur servant à alimenter les moteurs à gazogène ! Après quelques mises au point le premier détendeur à un étage est né : c’est le Cousteau-Gagnan.

 3 - Types de détendeurs

Le but du détendeur , est de "détendre" la haute pression de la bouteille (irrespirable telle quelle) vers la pression ambiante. Pour ce faire, on utilise des détendeurs à 1 ou 2 étages. Les premiers, sont les ancêtres des détendeurs et ne sont plus utilisés aujourd’hui sauf par les nostalgiques, les curieux et les collectionneurs. Ils ne se fabriquent plus depuis longtemps et les " occases " se négocient fort chers. Les seconds, sont les détendeurs modernes actuellement utilisés ; l’air de la bouteille est détendu une première fois jusqu’à une pression moyenne et une seconde fois vers la pression ambiante. C’est celui ci qui sera traité dans ces articles.

 4 - Description extérieure

Comme son nom l’indique, le détendeur à 2 étages est composés de 2 étages de décompression.

• Le premier est fixé à la bouteille par l’intermédiaire de l’étrier ou du système à vis à la norme DIN. Il détend la haute pression du bloc (>200 bars) vers la pression moyenne (7 à 10 bars + la pression ambiante).
• Le deuxième étage, relié par un tuyau souple de 80 à 100 cm au 1^er étage, se tient en bouche par un embout buccal. Il détend la moyenne pression du 1^er étage vers la pression ambiante respirable. Ce type de détendeur est beaucoup plus souple que les détendeurs à un étage et le débit d’air n’est pas affecté par la position du corps dans l’eau.

 5 - Types d’étages

Tous les détendeurs à 2 étages fonctionnent selon le principe ci-dessus, mais chacun des étages ne détendent pas l’air de la même façon. En gros, les détendeurs d’entrée de gammes et bon marchés deviennent plus " durs " au fur et à mesure que la pression de la bouteille diminue et que la profondeur augmente ; néanmoins, ce sont des appareils fiables et d’un excellent rapport qualité/prix..

Les détendeurs haut de gamme sont bien plus souples quelle que soit la pression du bloc et la profondeur ; ils sont aussi fiables et aussi beaucoup plus chers ! Par exemple un détendeur d’entrée de gamme comme ceux du club valent de 600 à 1000 Fr. alors que les hauts de gammes font allègrement de 1700 à 3000 Fr. !!

Maintenant parlons technique.

Les premiers étages sont soit à piston soit à membrane et peuvent être compensés ou non.

Les deuxièmes étages sont à clapet amont (abandonnés), à clapet aval (le plus courant), à clapet aval compensé, à buse mobile, à clapet piloté avec ou sans micro fuites, à chambre déformable. Le tout réglable ou non ; avec effet venturi réglable ou non dans le but d’améliorer la souplesse de la respiration.

Tous ces principes seront passés en revue avec des dessins en coupe, des marques des références et des prix. Comme cela, vous saurez ce qu’est un Poseidon " CYCLON 300 ", un Scubapro " MK2 / R190 " ou un SPIRO " XL ".

Néanmoins il ne faut jamais perdre de vue qu’aussi perfectionné que soit le détendeur , il cesse de fonctionner lorsque la bouteille est vide !

La deuxième partie traitera des 1^er étages non compensés

 6 - Les premiers étages :

 A - 1er étage à piston non compensé

 

1 - Description (cf. fig. 1)

Ce type d’étage est composé de :

• Un corps (1) , en laiton Chromé, sur lequel se fixe l’étrier ou la fixation DIN, les tuyaux haute et moyenne pression.
• Un piston (2)‚ en acier inox généralement, percé d’un trou permettant l’équilibrage des chambres "moyenne pression". C’est la seule pièce mobile.
• Un ressort (3) qui, taré à une certaine valeur, fixe la moyenne pression.
• Deux joints toriques (4) ; 1 autour le grand diamètre du piston, 1 autour du petit diamètre du piston.
• Deux chambres M. P. (5) communiquantes par le piston.
• Une chambre humide (6) en contact avec l’eau et contenant le ressort; cette chambre est soumise à la pression absolue ambiante (PA).
  •  

    2 - Fonctionnement

    En l’absence de H.P., le piston n’est pas en contact avec le clapet car le ressort le repousse. Lors de l’ouverture du bloc, l’air H.P. s’introduit dans la 1^ère chambre M. P., s’y détend, passe à travers le piston jusque dans la 2^ème chambre M.P. où il équilibre la force du ressort et de la H. P. puis repousse le piston sur son clapet. La valeur de la M.P. est égale à la force du ressort + la P.A. + la H.P. appliquée sur le clapet. Lorsque l’on respire, la M.P. chute et provoque l’ouverture du clapet et le cycle ci-dessus recommence. Comme vous le voyez, le fonctionnement du 1er étage n’est qu’une suite d’ouverture et fermeture du clapet visant à équilibrer les chutes de M.P. (dépressions) crées par la respiration.

     3 - Précisions

    L’orifice d’entrée de la H.P. représente la surface S1; le grand diamètre du piston représente la surface S2 et la force du ressort est la force F1. L’équilibre des forces se traduit comme suit :

     

    M.P. x S2 = PA x S2 + F1 + H.P. x S1

    Ce principe fonctionne parfaitement bien tant que la H.P. reste à une valeur élevée. Mais lorsque celle-ci est à une valeur faible (10 - 20 bars), la valeur de la M.P. chute et le débit du détendeur diminue ce qui entraîne un durcissement de celui-ci. Cela tient au fait que la M.P. est directement liée à la H.P. ; en effet, l’ouverture du clapet est dûe à la dépression créée par la respiration + la poussée de la H.P. L’étude du 1^er étage à clapet compensé permet d’éliminer ce durcissement en dissociant la M.P. de la H.P. On peut se demander pourquoi il y a un ressort dans la chambre humide. Si le ressort était absent, la M.P. serait à peine supérieure à la PA étant donné que la PA est la pression que nous respirons et que la M.P. chute à chaque inspiration, l’effort inspiratoire serait énorme et le débit très faible ! Le ressort maintient la M.P. entre 8 à 10 bars au dessus de la PA; C’est le rôle du deuxième étage de fournir la PA à un débit suffisant pour permettre la respiration. à titre d’exemple, le 1^er étage Scubapro MK 2, fourni une M.P. de 9 à 10b (+ PA) pour une H.P. de 140b et une M.P. de 8 à 9b pour une H.P. de 20b (+ PA). Cette chute de M. P. se ressent par un durcissement de la respiration. Sachez que pour être agréable l’effort inspiratoire ne doit pas excéder 2 g/cm². Le Scubapro MK2 / R190 nécessite un effort compris entre 1,5 à 1,8 g/cm².

    4 - Exemples

    Ce type de 1^er étage est monté sur les SPIRO XL, RANGER XP, CRESSIS F3 (du club), Beuchat VS3, Scubapro MK2 etc. Il se reconnaît extérieurement à l’étrier qui est aligné avec le corps de l’étage. Certains modèles ont la chambre humide emplie d’un gel silicone (SCUBA MK2 en option) qui évite la pénétration d’impuretés et améliore la résistance au givrage en eau froide.

B - 1er étage à piston non compensé réglable

Le ressort est taré à une certaine valeur et l’étage n’est pas réglable. La seule façon de rétablir la M. P. lorsque le ressort vieillit, est de le changer (certains interposent une cale afin de le comprimer un peu plus afin d’augmenter sa force). Mais, si on met un ressort surdimentionné, et un contre ressort à compression réglable, on obtient un premier étage à piston non compensé réglable dont le schéma fig. 2 décrit le fonctionnent.

Ce système était utilisé sur les SPIROTECHNIQUE CLUB, 25/10, PRO des années 1980 et permettait un réglage fin du détendeur -haute-pression.gif" align=right border=1> détendeur .

 C - 1^er étage à membrane non compensée

Le principe de fonctionnement est identique à celui du 1^er étage à piston comme le démontre le schéma fig. 3.

L’avantage de la membrane (en matéraux polymère très fin) est d’assurer une parfaite étanchéité entre les chambres M. P. et humide ainsi qu’une meilleure résistance au givrage surtout si la chambre humide est emplie de gel silicone. Néanmoins, ce type d’étage est plus cher à l’achat et à l’entretien ce qui explique qu’il est plutôt utilisé sur les 1^er étages compensés plus perfectionnés.

D - Modèles présents sur le marché.

Pour des raisons commerciales, les détendeurs ne sont fabriqués que pour peu de temps. En effet, le "design" est important pour la vente et un détendeur de 2 ans est déjà un ancêtre ; Ce qui n’enlève rien à leurs qualités. Les fabricants produisent les pièces détachées même lorsque le modèle n’est plus commercialisé. Il ressort de tout cela que si la forme extérieure des détendeurs change, leur fonctionnement est strictement identique ! L’intérieur d’un SPIRO CLUB des années 1980 est quasiment identique à celui d’un SPIRO RANGER actuel. De génération en génération, les changements significatifs concernent la qualité de fabrication, les matériaux employés et les artifices "anti freezes" employés par chaque fabricant. Une autre raison du renouvellement fréquent des détendeurs, est le respect des normes civiles françaises, étrangères, européenne et militaires qui, à l’instar des règlements fédéraux, changent souvent !

 Le tableau ci-dessous réunit quelques détendeurs à 1^er étage non compensé.

QUELQUES MODELES COURANTS DE 1995
MARQUE	Cressi sub	Beuchat	Spirotechnique	Scubapro
DESIGNATION	F3	VS3	RANGER XP	MKII/R190
TYPE 1er ETAGE	Piston non compensé	Piston non compensé	Piston non compensé	Piston non compensé
TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval	Clapet aval	Clapet aval	Clapet aval réglage venturi

 

QUELQUES MODELES RECENTS
MARQUE	Spirotechnique	Spirotechnique	Spirotechnique	STar France
DESIGNATION	XL	Club, 25/10	Pro R, Pro RS
TYPE 1er ETAGE	Piston non compensé	Piston non compensé	Piston non compensé	Piston non compensé
TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval	Clapet aval	Clapet aval réglage venturi	Buse mobile

 

QUELQUES MODELES TRES ANCIEN
MARQUE	Spirotechnique	Scubapro	Cavalero
DESIGNATION	Spiro 8	Mark 2	Air flux
TYPE 1er ETAGE	Piston non compensé	Piston non compensé	Piston non compensé
TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval	Clapet aval	Clapet aval siège mobile

Bien évidemment, ces listes ne sont pas exhaustives !.

détendeur .gif" width=644 align=bottom> Fig. 4

 Pour terminer cette 2^ème partie, voici fig. 4, la coupe du premier étage du détendeur SUPRA

La troisième partie traitera des 1^er étages à piston ou membrane compensé.

 E) La compensation

On en parle très souvent et on vante sans cesse les mérites. C’est un argument commercial, mais souvent on ignore de quoi il s’agit et comment cela fonctionne.

Vous remarquez que la H.P. est inclue dans la formule, ce qui implique que la valeur de la M.P. est assujettie à celle de la H.P. En substance, cela signifie que la M.P. diminue proportionnellement à la H.P. et que cela rend le détendeur " dur " dans les basses valeurs de celle-ci. Le but de la compensation est de " sortir " la H.P. de la formule en rendant la M.P. indépendante de la H.P. En théorie, le détendeur cesse de fonctionner lorsque H.P. = M.P. = P.A.

Quel est le principe de la compensation ? Observez la différence entre les deux dessins de la fig.5.détendeur .gif" align=right border=1>

Voici deux façons de boucher un évier, une bonde ou un tube plongeur. Dans le 1^er dessin, plus la hauteur d’eau est importante plus l’ouverture est difficile alors que l’utilisation d’un tube plongeur dans le 2^ème dessin nous affranchit de la pression de l’eau. C’est là le principe de la compensation. Peu importe la pression de l’eau car celle-ci ne gène pas la translation du tube plongeur.

Appliquons ce principe au 1^er étage d’un détendeur .

 F) 1^er Etage à piston compensé

détendeur .gif" align=right border=1> 1 - Description (cf. fig. 6)

Comme pour l’étage non compensé, on trouve :

• un corps, en laiton chromé, sur lequel se fixe l’étrier DIN, les tuyaux haute et moyenne pression. Il est à noter que ces étages sont munis d’une tourelle pivotante sur laquelle on trouve entre 3 et 5 sorties M.P. La partie fixe du corps est, elle, munie de 1 ou 2 sortie H.P.
• un piston, en acier inox, est percé d’un trou dans toute sa longueur et suivant son axe. L’extrémité de la tige est biseautée afin de servir de clapet. Il est à noter que cette même extrémité sert de siège pour l’étage non compensé. Le piston est la seule pièce mobile.
• un ressort taré à une certaine valeur qui fixe la pression moyenne.
• deux joints toriques ; 1 autour du grand diamètre du piston, 1 autour de la tige.
• une chambre M.P. et 1 chambre H.P. communiquantes par le piston.
• une chambre humide en contact avec l’eau et contenant le ressort ; cette chambre est soumise à la pression absolue ambiante (PA).

2 - Fonctionnement

Lorsque l’étage n’est pas raccordé à un bloc, le piston, repoussé par le ressort, n’est pas en contact avec le clapet.

Lors de l’ouverture du bloc, l’air H.P. passe à travers le piston, se détend dans la chambre M.P. où il repousse le piston sur son siège. Jusque là, le fonctionnement est identique à celui du 1^er étage non compensé. Ce qui est différent, c’est que la M.P. n’a plus besoin d’équilibrer la poussée de la H.P. sur le piston car celle-ci s’applique perpendiculairement à celui-ci. La translation du piston n’est en aucune manière affectée par la poussée de l’air H.P. du bloc. La seule différence, mais de taille, avec l’étage non compensé c’est que la valeur de la M.P. est parfaitement stabilisée même dans les petites valeurs de H.P.

3 - Précisions

Le fait que la M.P. n’est plus affectée par la H.P., entraîne l’équilibre des forces suivant :

 

M.P. x S2 = PA x S2 + F1

dans lequel S2 représente la surface du grand diamètre du piston et F1 la force du ressort.

Le détendeur cesse de fonctionner lorsque M.P. = PA = H.P., le ressort maintient alors le piston ouvert sur son siège. A titre d’exemple le 1^er étage (haut de gamme) Scubapro MK20 fournit une M.P. de 9 à 10 b (+ PA) et cela à 140 b comme à 20 b (rappelons que l’effort inspiratoire ne doit pas excéder 2 g/cm²). Le Scubapro (toujours haut de gamme) MK20 / D400 nécessite un effort compris entre 0,8 et 1,0 g/cm².

4 - Exemples

Ce type d’étage est monté sur un très grand nombre de modèles comme les Scubapro MK10/R190, SPIRO PIONNER XP, Beuchat VS4 etc. Il se reconnaît extérieurement à l’étrier qui est perpendiculaire au corps de l’étage, et à sa tourelle pivotante qui porte les sorties M.P. Certains modèles ont la chambre humide emplie de gel silicone (Scubapro en option).

5 - Modèles présents sur le marché.

Le tableau ci dessous réunit quelques détendeurs à 1^er étage à piston compensé.

QUELQUES MODELES COURANTS DE 1995
MARQUE	Beuchat	Cressi SUB	Cressi SUB	SPIROTECHNIQUE
DESIGNATION	VS4 R	FX PISTON	AIR MAX PISTON	PIONNER XP
TYPE 1er ETAGE	Piston compensé	Piston compensé	Piston compensé	Piston compensé
TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval réglable	Clapet aval	Clapet aval réglable	Clapet aval
MARQUE	SPIROTECHNIQUE	Scubapro	Scubapro	Scubapro
DESIGNATION	PIONNER NORDIC	MK10+/R190	MK10+/M5 POLAR	MK10+/METALLIQUE
TYPE 1er ETAGE	Piston compensé	Piston compensé	Piston compensé	Piston compensé
TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval	Clapet aval réglage venturi	Clapet aval	Clapet aval réglable
MARQUE	Scubapro	Scubapro
DESIGNATION	MK20/G250	MK20/D400
TYPE 1er ETAGE	Piston compensé	Piston compensé
TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval réglable	Clapet à flux coaxial

QUELQUES MODELES RECENTS ET ANCIENS
MARQUE	SPIROTECHNIQUE	SPIROTECHNIQUE	Scubapro	Scubapro
DESIGNATION	Aqualung 1986	ALISE 1971	MARK IV	MARK V
TYPE 1er ETAGE	Piston compensé	Piston compensé	Piston compensé	Piston compensé
TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval	Clapet piloté	Clapet aval	Clapet aval

détendeur -2.gif" align=left border=1>

Ces listes ne sont toujours pas exhaustives bien sûr ! !

Les modèles de 1996 sont sensiblement identiques à ceux de 1995. Les premiers étages sont les mêmes, les différences apparaissent essentiellement dans le design des deuxièmes étages.

Pour conclure le chapitre sur le premier étage à piston compensé vous trouverez ci-contre, une coupe sur le premier étage Aqualung de la SPIROTECHNIQUE

 

 

 

 

 

G) 1^er Etage à membrane compensée

détendeur -membrane.gif" align=right border=1> 1 - Description (cf. fig. 8)

Voici les principaux composant de cet étage :

• le corps (1),en laiton chromé, sur lequel se fixe l’étrier DIN, les tuyaux haute et moyenne pression. Il est à noter que ces étages peuvent être munis d’une tourelle pivotante sur laquelle on trouve entre 3 et 5 sorties M.P. La partie fixe du corps est munie de 1 ou 2 sorties H.P.,
• le clapet (2),cette pièce peut être composée elle même de plusieurs pièces mobiles les unes par rapport aux autres. Seule sa fonction est invariable : passage de l’air dans la chambre M.P.
• le ressort de clapet (3), sert à maintenir le clapet fermé en phase expiratoire, car le clapet ne peut être actionné qu’en ouverture par le pointeau / membrane,
• le pointeau (4),il est fixé à la membrane d’un côté et en appui sur le clapet de l’autre. Il sert à transmettre au clapet la déformation de la membrane mais seulement en ouverture,
• la membrane (5),en toile armée (type Zodiac), elle se déforme sous l’action des pressions / dépressions qui lui sont appliquées et transmet cette déformation au pointeau,
• le ressort de membrane (6),qui définit la valeur de la M.P. Il est à noter que celle-ci est généralement ajustable par l’adjonction d’une vis de réglage qui comprime le ressort.

  2 - Fonctionnement

  Lorsque l’étage n’est pas raccordé à un bloc, le clapet est maintenu ouvert par l’action du pointeau (le ressort de clapet n’est pas conçu pour s’y opposer). Lors de l’ouverture du bloc, l’air H.P. passe par le clapet, se détend dans la chambre M.P. où il repousse la membrane. Dès que la M.P. est suffisante pour annuler l’effort du pointeau sur le clapet, le ressort de clapet ferme celui-ci. Les choses restent dans cet équilibre tant que l’on inspire pas. Lorsque le plongeur respire, la M.P. chute ce qui provoque l’ouverture du clapet par l’action du pointeau et ainsi de suite.

  Vous voyez que le fonctionnement est identique au 1^er étage à piston. Par contre, il n’y a presque plus de joint et surtout plus de FROTTEMENT et donc moins d’usure. Bien évidement, les chambres humides peuvent être isolées du milieu ambiant à l’aide d’un gel silicone et d’un capot ou membrane d’obturation.

  3 - Précisions

  Comme le schéma fig. 8 le démontre, nous sommes en présence d’un étage compensé ce qui implique que la M.P. n’est pas affectée par la H.P., ceci entraîne l’équilibre des forces suivant : M.P. x S2 = PA x S2 + F1 - F2 ; où S2 représente la surface du diamètre utile de la membrane, F1 la force du ressort de membrane et F2 la force du ressort de clapet.

  Le détendeur cesse de fonctionner lorsque M.P. = PA = H.P., le ressort de membrane maintient alors le clapet ouvert sur son siège.

  4 - Exemples

  Ce type d’étage est monté sur un très grand nombre de modèles comme les Beuchat VX10, SPIROTECHNIQUE SUPRA, Mares-20-marque-plongee.html">Mares MR22 ABYSS, Poseidon CYLON 5000 etc. Il se reconnaît extérieurement grâce à la chambre humide et à la vis de réglage du ressort. C’est la seule indication valable, il peut être confondu avec un étage à piston non compensé ( Mares-20-marque-plongee.html">Mares Bêta, Beuchat VS8R) ou compensé (Cressi FXDM, Beuchat VX10)

  5 - Modèles présents sur le marché

  Le tableau ci dessous réunit quelques détendeurs à 1^er étage à piston compensé.

  QUELQUES MODELES COURANTS DE 1995
  MARQUE	Mares-20-marque-plongee.html">Mares	Beuchat	Mares-20-marque-plongee.html">Mares	Cressi SUB
  DESIGNATION	BETA	VS8R	MR 12 NAVY	FX DM
  TYPE 1er ETAGE	Membrane compensée	Membrane compensée	Membrane compensée	Membrane compensée
  TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval	Clapet aval réglage venturi	Clapet aval	Clapet aval
  Tourelle pivotante	Non	Non	Non	Oui
  Risque de confusion	OUI	OUI	OUI	OUI

   

  MARQUE	Cressi SUB	Beuchat	Beuchat	SPIROTECHNIQUE
  DESIGNATION	AIR MAX MEMBRANE	VS10 R	VS8 LABRADOR R	SUPRA XP
  TYPE 1er ETAGE	Membrane compensée	Membrane compensée	Membrane compensée	Membrane compensée
  TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval réglable	Clapet aval	Clapet aval réglable	Clapet aval
  Tourelle pivotante	Oui	Oui	Oui	Non
  Risque de confusion	OUI	OUI	OUI	NON
  MARQUE	SPIROTECHNIQUE	Poseidon	Poseidon	Mares-20-marque-plongee.html">Mares
  DESIGNATION	SUPRA ARCTIC	CYCLON 5000	JETSTREAM	MR22 ABYSS
  TYPE 1er ETAGE	Membrane compensée	Membrane compensée	Membrane compensée	Membrane compensée
  TYPE 2ème ETAGE	Clapet aval	Clapet à chambre déformable	Clapet à chambre déformable	Clapet aval
  Tourelle pivotante	Non	Non	Non	Non
  Risque de confusion	NON	NON	NON	NON

  Ces listes ne sont encore une fois pas exhaustives bien sûr ! !

  Les modèles de 1996 sont sensiblement identiques à ceux de 1995. Les premiers étages sont les mêmes, les différences apparaissent essentiellement dans le design des deuxièmes étages.

H ) Conclusion

Dans la Sirène précédente et celle ci, je vous ai présenté le principe de fonctionnement des 1^er étages les plus utilisés. Il existe des étages qui mélangent " membrane et piston " (SPIROTECHNIQUE) et d’autres, totalement secs qui utilisent le principe de la micro fuite (SHERWOOD). Ces appareils n’apparaîtront pas dans le cadre de cette série d’article mais séparément car je préfère commencer par décrire ce que l’on utilise le plus souvent. La quatrième partie traitera des 2^ème étages à clapet aval.

Pour conclure cette troisième partie, voici une coupe sur le premier étage à membrane compensée et chambre humide isolée SUPRA de la SPIROTECHNIQUE :

détendeur -membrane-2.gif" align=bottom border=1>