Un cours très intéressant qui permet d'appréhender facilement les notions de compensations sur les 2 étages.

1. 11
Matériel N4Matériel N4
Blocs, détendeursBlocs, détendeurs
Christine le 26/04/2011Christine le 26/04/2011

2. 22
PlanPlan
ObjectifsObjectifs
RappelsRappels
BlocsBlocs
Différents typesDifférents types
Réglementation, mentions obligatoiresRéglementation, mentions obligatoires
RobinetterieRobinetterie
Détendeur à 2 étagesDétendeur à 2 étages
Principe, classificationPrincipe, classification
11erer
étageétage
11erer
étage à pistonétage à piston
non compensénon compensé
CompenséCompensé
Bilan des forcesBilan des forces
11erer
étage à membraneétage à membrane
non compensénon compensé
compensécompensé
22èmeème
étageétage
PrincipePrincipe
CompensationCompensation
Effet venturiEffet venturi
Effet vortexEffet vortex
Principales pannes rencontréesPrincipales pannes rencontrées
SynthèseSynthèse

3. 33
Matériel et guide de palanquée : ObjectifsMatériel et guide de palanquée : Objectifs
Compréhension des règles d’utilisation et des principesCompréhension des règles d’utilisation et des principes
de base de fonctionnement du bloc et du détendeurde base de fonctionnement du bloc et du détendeur
indispensable pour :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

4. 44
RappelsRappels
• Mariotte : PV = Constante
• Charles = P/T = Constante
• Les forces : P = F/S
d’où F = PS
Vecteur force :

5. 55
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)

6. 66
Procédé ROTH :Procédé ROTH :
Pour info uniquement

7. 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

8. 88
RobinetterieRobinetterie
Constitution
Performances, qualités attendues

9. 99
Robinetterie : principe de fonctionnementRobinetterie : principe de fonctionnement
Réserve manuelle à rampe hélicoïdaleRéserve manuelle à rampe hélicoïdale
Siège, clapet

10. 1010
Robinetterie et bouteille : utilisation, entretienRobinetterie et bouteille : utilisation, entretien

11. 1111
Le détendeurLe détendeur
 Un détendeurUn détendeur
est composéest composé
d’un premierd’un premier
étage et d’unétage et d’un
secondsecond
étage…étage…
 Au niveauAu niveau
du premierdu premier
étage, deuxétage, deux
modes demodes de
serrage,serrage,
soitsoit
Din soit àDin soit à
étrierétrier

12. 1212
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), également nomméele 1er étage détend l’air haute pression (HP) en moyenne pression (MP), également nommée
pression intermédiaire.pression intermédiaire.
- le 2ème étage détend à nouveau l’air MP du 1er étage pour l’amener à pression ambiante,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.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

13. 1313
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.

14. 1414
Fonctionnement : 1ere étapeFonctionnement : 1ere étape
 On monte le détendeur sur la robinetterie d'un blocOn monte le détendeur sur la robinetterie d'un bloc
gonflé et on ouvre le robinet de conservation. La HPgonflé et on ouvre le robinet de conservation. La HP
du bloc entraîne le remplissage de la chambre HP, et,du bloc entraîne le remplissage de la chambre HP, et,
puisque le passage est ouvert, de la partie MP. Enpuisque le passage est ouvert, de la partie MP. En
aval du tuyau MP, le volume est fermé ( on verra plusaval du tuyau MP, le volume est fermé ( on verra plus
loin les systèmes du 2e étage ).loin les systèmes du 2e étage ).
Au fur et à mesure que le volume MP se remplit, laAu fur et à mesure que le volume MP se remplit, la
pression augmente. Elle exerce, sur les parois depression augmente. Elle exerce, sur les parois de
cette chambre, des forces directement liées à sacette chambre, des forces directement liées à sa
valeur.valeur.
 La membrane est repoussée vers sa positionLa membrane est repoussée vers sa position
d’équilibre lorsque la force due à la MP équivaut àd’équilibre lorsque la force due à la MP équivaut à
celle exercée par le ressort R (on constate que lacelle exercée par le ressort R (on constate que la
force exercée par le ressort R définie la valeur de laforce exercée par le ressort R définie la valeur de la
MP ).MP ).
La membrane, en reprenant sa position d'équilibre,La membrane, en reprenant sa position d'équilibre,
laisse reculer le poussoir et le clapet qui vient enlaisse reculer le poussoir et le clapet qui vient en
appui sur le siège et referme l'arrivée de la HP. Leappui sur le siège et referme l'arrivée de la HP. Le
système est en équilibre.système est en équilibre.
La valeur de la MP dépend alors de la force deLa valeur de la MP dépend alors de la force de
tarage du ressort appuyant sur la surface de latarage du ressort appuyant sur la surface de la
membrane : soit environ 8 à 10 bars selon les cas.membrane : soit environ 8 à 10 bars selon les cas.

15. 1515
Fonctionnement : 2eme étapeFonctionnement : 2eme étape
 On immerge ce 1er étage sans inspirer ( par exemple,On immerge ce 1er étage sans inspirer ( par exemple,
c'est mon détendeur de secours ). L'eau pénètre dans lac'est mon détendeur de secours ). L'eau pénètre dans la
chambre "humide" et vient transmettre l'action de lachambre "humide" et vient transmettre l'action de la
pression ambiante ( PA ) à la membrane. Son actionpression ambiante ( PA ) à la membrane. Son action
s'ajoute à celle du ressort R et, à nouveau, la membranes'ajoute à celle du ressort R et, à nouveau, la membrane
quitte sa position d'équilibre, appuie sur le poussoir etquitte sa position d'équilibre, appuie sur le poussoir et
provoque l'ouverture du clapet en le décollant du siège.provoque l'ouverture du clapet en le décollant du siège.
La HP trouve le passage libre et l'air pénètre à nouveauLa HP trouve le passage libre et l'air pénètre à nouveau
dans la chambre MP.dans la chambre MP.
La quantité d'air augmente et donc, sa pression.La quantité d'air augmente et donc, sa pression.
Lorsque la nouvelle valeur de cette MP estLorsque la nouvelle valeur de cette MP est
suffisante pour que la membrane retrouve sasuffisante pour que la membrane retrouve sa
position d'équilibre, le clapet revient en appui sur leposition d'équilibre, le clapet revient en appui sur le
siège et ferme le passage.siège et ferme le passage.
A ce moment, le système est à nouveau enA ce moment, le système est à nouveau en
équilibre et la MP est égale à R + PA. Cetéquilibre et la MP est égale à R + PA. Cet
ajustement de la valeur de la MP est automatique.ajustement de la valeur de la MP est automatique.

16. 1616
Fonctionnement : 3e étapeFonctionnement : 3e étape
En restant, cette fois-ci, à la mêmeEn restant, cette fois-ci, à la même
profondeur, j'inspire dans ce détendeur. Jeprofondeur, j'inspire dans ce détendeur. Je
prélève un volume d'air nécessaire et jeprélève un volume d'air nécessaire et je
provoque une diminution de la pression dansprovoque une diminution de la pression dans
la chambre MP.la chambre MP.
La membrane, sous l'action de R et de PA, quitte saLa membrane, sous l'action de R et de PA, quitte sa
position d'équilibre, appuie sur le poussoir etposition d'équilibre, appuie sur le poussoir et
repousse le clapet. L'air HP s'introduit dans larepousse le clapet. L'air HP s'introduit dans la
chambre MP et vient compléter le volume d'airchambre MP et vient compléter le volume d'air
prélevé. L'équilibre de position de la membrane estprélevé. L'équilibre de position de la membrane est
à nouveau atteind quand la MP a retrouvé sa valeurà nouveau atteind quand la MP a retrouvé sa valeur
de départ ( avant inspiration ).de départ ( avant inspiration ).
Ce système correspond bien aux 3 principaux pointsCe système correspond bien aux 3 principaux points
du cahier des charges :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.

17. 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.

18. 1818
1er étage à membrane : Bilan des forces1er étage à membrane : Bilan des forces
Compensé
Non compensé

19. 1919
1er étage à piston simple1er étage à piston simple
Comment 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 :

20. 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

21. 2121
1er étage à piston compensé1er étage à piston compensé
Objectif : 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

22. 2222
1er étage à piston compensé1er étage à piston compensé
Comment le reconnaitre : arrivée de la HP sur le côté
Principe 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

23. 2323
1er étage à piston : Bilan des forces1er étage à piston : Bilan des forces
Compensé Non compensé

24. 2424
La surcompensationLa surcompensation

25. 2525
2ème étage2ème étage
Objectif : A pour but de transformer la pression intermédiaire en
pression ambiante et de donner de l’air à la demande
Principe de fonctionnement du 2eme étage :
Il est composé de deux chambres, une chambre sèche et une
chambre humide, séparées par une membrane.

26. 2626
Le second étage (suite)
Fonctionnement :Fonctionnement :
 En phase d’inspiration, uneEn phase d’inspiration, une
dépression se forme dans ladépression se forme dans la
chambre sèche.chambre sèche.
 La membrane se baisse, laLa membrane se baisse, la
cuillère (le levier) tire le pistoncuillère (le levier) tire le piston
et ouvre le clapet.et ouvre le clapet.
 L’air à pression intermédiaireL’air à pression intermédiaire
se détend dans la chambrese détend dans la chambre
sèche, et permet ainsi ausèche, et permet ainsi au
plongeur de respirer de l’air àplongeur de respirer de l’air à
la pression ambiante.la pression ambiante.
 Dès qu’il y a équilibre desDès qu’il y a équilibre des
pressions au niveau dupressions au niveau du
deuxième étage, la membranedeuxième étage, la membrane
n’appuie plus sur le levier, et len’appuie plus sur le levier, et le
clapet se ferme.clapet se ferme.

27. 2727
2ème étage compensé2ème étage compensé

28. 2828
2ème étage2ème étage
Effet VortexEffet Vortex
Le résultat est le même mais cette fois ci on ajoute un effet de tourbillon dansLe 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 embouteillagele 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 le volumede 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 tourbillon (interne du 2ème étage. Pour faciliter le passage de l’air on crée un tourbillon (
Vortex ) dans le 2ème étage.Vortex ) dans le 2ème étage.
Du coup le mélange tourne sur les parois et au centre il n’y a rien. quandDu 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 d’ouverturej’inspire il n’y a pas de résistance du au mélange sur la membrane d’ouverture
de la MP.de la MP.
Plus simplement si on prend une bouteille d’eau pleine et que l’on retournePlus 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 bouteillecelle 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 serepousse 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, lecrée 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 venturi
L'effet Venturi (du nom du physicien italien Giovanni Battista Venturi) est leL'effet Venturi (du nom du physicien italien Giovanni Battista Venturi) est le
nom donné à un phénomène de la dynamique des fluides où les particulesnom donné à un phénomène de la dynamique des fluides où les particules
gazeuses ou liquides se retrouvent accélérées à cause d'un rétrécissementgazeuses ou liquides se retrouvent accélérées à cause d'un rétrécissement
de leur zone de circulation. Dans certainsde leur zone de circulation. Dans certains détendeursdétendeurs dede plongée sous-marineplongée sous-marine
, le flux d'air moyenne pression injecté dans le deuxième étage de ces, le flux d'air moyenne pression injecté dans le deuxième étage de ces
détendeursdétendeurs est orienté de telle manière qu'il participe à l'aspiration de laest orienté de telle manière qu'il participe à l'aspiration de la
membrane. Cette membrane appuyant sur le levier qui provoque l'injectionmembrane. Cette membrane appuyant sur le levier qui provoque l'injection
d'air, l'effet venturi réduit alors l'effort inspiratoire .d'air, l'effet venturi réduit alors l'effort inspiratoire .

29. 2929
Principales pannes rencontréesPrincipales pannes rencontrées
Inspiration difficile - mauvais réglage - Révision par technicien
Hernie ou craquelures
sur le tuyau MP
- usure du tuyau - changement tuyau MP
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
Échappement de petites
bulles au niveau
chambre
humide 1° étage
- joints toriques défectueux
- changement joints par
technicien
Débit continu de l’air - mauvaise étanchéité
siège/clapet
- changement clapet par
technicien

30. 3030
Principales pannes rencontrées : synthèsePrincipales pannes rencontrées : synthèse

31. 3131
SynthèseSynthèse

32. 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

33. 3333
(classique) non compensé compensé
clapet /
piston
(clapet aval)
EX.
modèles
R190, R290, R295, R390, R395 de Scubapro
Nikos, Rebel, Proton MARES ; S555, S600, A700,
G250 Vintage, S600 T, S555 T de Scubapro