FR2852852A1 - Artificial respirator, for the delivery of air to a patient, has a valve to inject a secondary gas into the air stream with two rotating disks, for a selective passage opening and pressed together to prevent leakage - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif d'aide à la respirationThe present invention relates to a breathing aid device
comprenant une source de gaz sous pression apte à générer à destination d'un patient un flux de gaz respiratoire, et une vanne d'admission secondaire raccordée sur ladite source pour l'admission sélective d'un gaz secondaire destiné à enrichir ledit gaz respiratoire. comprising a source of pressurized gas capable of generating a flow of respiratory gas intended for a patient, and a secondary admission valve connected to said source for the selective admission of a secondary gas intended to enrich said respiratory gas.
On connaît déjà des dispositifs de ce type. Devices of this type are already known.
La source de gaz respiratoire sous pression peut être un réservoir de gaz respiratoire (air ou mélange préconstitué) comprimé. Elle peut également être une source apte à comprimer en temps réel un flux de gaz 10 (compresseur centrifuge par exemple). The source of pressurized breathing gas may be a compressed breathing gas reservoir (air or mixture). It can also be a source capable of compressing a gas flow 10 in real time (centrifugal compressor for example).
La vanne d'admission secondaire permet d'injecter si besoin dans le gaz respiratoire un gaz secondaire, avec lequel on désire enrichir ledit gaz respiratoire. The secondary inlet valve makes it possible to inject a secondary gas, if necessary, into the respiratory gas, with which it is desired to enrich said respiratory gas.
Le gaz secondaire peut ainsi être de l'oxygène - ou de manière 15 générale un gaz thérapeutique. The secondary gas can thus be oxygen - or generally a therapeutic gas.
La figure 1 représente schématiquement un premier mode de réalisation d'un tel dispositif 10 de type connu. FIG. 1 schematically represents a first embodiment of such a device 10 of known type.
Ce dispositif 10 comprend une source 11 de gaz respiratoire sous pression (par exemple de l'air), à destination d'un patient P. Le gaz est amené au patient par l'intermédiaire d'un conduit 12, et d'un embout 13 (représenté ici sous la forme d'un masque). This device 10 comprises a source 11 of pressurized respiratory gas (for example air), intended for a patient P. The gas is brought to the patient via a conduit 12, and a nozzle. 13 (shown here in the form of a mask).
Des capteurs et des moyens de commande du dispositif, non représentés, sont également prévus. Sensors and device control means, not shown, are also provided.
La source 11 comporte une chambre de mélange 110, dans 25 laquelle débouche également une entrée 111 pour l'admission d'un gaz secondaire (oxygène par exemple). The source 11 comprises a mixing chamber 110, into which also opens an inlet 111 for the admission of a secondary gas (oxygen for example).
L'entrée 111 peut être mise en communication avec une source 14 de gaz secondaire. The input 111 can be placed in communication with a source 14 of secondary gas.
Cette mise en communication doit se faire de manière sélective et 30 contrôlée, car il est désiré de pouvoir faire fonctionner le dispositif en fournissant au patient un gaz respiratoire plus ou moins enrichi en gaz secondaire avec un dosage contrôlé, ou pas enrichi du tout. This communication must be done in a selective and controlled manner, since it is desired to be able to operate the device by providing the patient with a respiratory gas more or less enriched in secondary gas with a controlled dosage, or not enriched at all.
Pour contrôler le taux de gaz secondaire dans le gaz fourni au patient, des moyens de contrôle de l'admission du gaz secondaire sont donc nécessaires. To control the rate of secondary gas in the gas supplied to the patient, means for controlling the admission of secondary gas are therefore necessary.
Dans le cas du dispositif de la figure 1, ces moyens de contrôle d'admission de gaz secondaire sont réalisés sous la forme d'un réseau d'électrovannes tout ou rien 1121 à 1125, disposées sur des conduites parallèle qui sont associées à l'entrée 111. In the case of the device in FIG. 1, these means for controlling the admission of secondary gas are produced in the form of a network of all-or-nothing solenoid valves 1121 to 1125, arranged on parallel conduits which are associated with the entry 111.
Chacune de ces électrovannes peut être commandée individuellement par les moyens de commande du dispositif (dont on rappelle qu'ils ne sont pas représentés). Each of these solenoid valves can be controlled individually by the control means of the device (which we recall that they are not shown).
Afin de contrôler la quantité de gaz secondaire qui est injectée, il est possible de prévoir que chacune des électrovannes laisse passer un 15 débit donné de gaz secondaire, éventuellement différent du débit associé aux autres électrovannes. In order to control the quantity of secondary gas which is injected, it is possible to provide that each of the solenoid valves lets through a given flow rate of secondary gas, possibly different from the flow rate associated with the other solenoid valves.
Dans le cas illustré ici (5 électrovannes en parallèle), on peut ainsi prévoir qu'en position ouverte les différentes électrovannes 1121 à 1125 laissent passer respectivement les débits suivants (en litre par minute): 1, 20 2, 4, 8, 16. In the case illustrated here (5 solenoid valves in parallel), it is thus possible to provide that in the open position the various solenoid valves 1121 to 1125 allow the following flow rates to flow respectively (in liters per minute): 1, 20 2, 4, 8, 16 .
En sélectionnant avec les moyens de commande les électrovannes désirées, on peut ainsi s'approcher d'un débit de gaz secondaire désiré. By selecting with the control means the desired solenoid valves, it is thus possible to approach a desired secondary gas flow rate.
On remarquera toutefois que la précision d'un tel dispositif n'est pas optimale. Note, however, that the precision of such a device is not optimal.
En outre, un tel dispositif présente une structure relativement complexe. In addition, such a device has a relatively complex structure.
Par ailleurs, un tel dispositif entraîne une consommation électrique relativement importante, ce qui est pénalisant (particulièrement si on désire réaliser un dispositif portable alimenté par des batteries électriques). Furthermore, such a device results in a relatively high electrical consumption, which is disadvantageous (particularly if it is desired to produce a portable device powered by electric batteries).
Et le fonctionnement d'un tel dispositif est relativement lourd à gérer. Il est également bruyant, ce qui correspond encore à un inconvénient supplémentaire. And the operation of such a device is relatively cumbersome to manage. It is also noisy, which is another drawback.
On connaît par ailleurs un autre type de dispositif, qui présente une structure et un fonctionnement qui ne sont pas exposés aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Another type of device is also known, which has a structure and an operation which are not exposed to the drawbacks mentioned above.
On trouvera dans le document FR 2 812 203 la description d'un 5 dispositif d'aide à la respiration dont la source de gaz respiratoire est un compresseur centrifuge de type ventilateur centrifuge (c'est à dire dont la sortie se fait en périphérie de l'élément tournant, par exemple par un canal de collection à sortie tangentielle), à entrée d'air axiale (c'est à dire dont l'entrée d'air est sensiblement alignée avec l'axe de la partie tournante du 10 compresseur centrifuge). Document FR 2 812 203 describes a breathing aid device the source of respiratory gas of which is a centrifugal compressor of the centrifugal fan type (that is to say, the outlet is at the periphery of the rotating element, for example by a collection channel with tangential outlet), with axial air inlet (i.e. the air inlet of which is substantially aligned with the axis of the rotating part of the compressor centrifugal).
Ce compresseur centrifuge est représentée sur la figure 2, avec la référence 21. This centrifugal compressor is shown in FIG. 2, with the reference 21.
Elle comprend une entrée 211 pour l'admission d'un gaz secondaire, qui débouche directement à l'intérieur d'une volute 210. It includes an inlet 211 for the admission of a secondary gas, which opens directly inside a volute 210.
La volute 210 correspond à la région dans laquelle les aubes du compresseur centrifuge tournent pour générer un flux de gaz respiratoire, expulsé par une sortie 212. The volute 210 corresponds to the region in which the blades of the centrifugal compressor rotate to generate a flow of respiratory gas, expelled through an outlet 212.
Ici encore, il est important de contrôler avec précision le dosage de la quantité de gaz secondaire injecté dans la source 21. Here again, it is important to precisely control the dosage of the quantity of secondary gas injected into the source 21.
Ceci peut être fait par une vanne d'admission secondaire, comme mentionné dans le document FR 2 812 203 (voir en particulier p. 22 I. 6-1 1). This can be done by a secondary inlet valve, as mentioned in the document FR 2 812 203 (see in particular p. 22 I. 6-1 1).
Un tel dispositif est comme on l'a dit affranchi des inconvénients mentionnés ci-dessus à propos du dispositif de la figure 1. As has been said, such a device is free from the drawbacks mentioned above with respect to the device of FIG. 1.
Le but de la présente invention est de perfectionner encore un tel 25 dispositif. The object of the present invention is to further improve such a device.
Afin d'atteindre ce but, l'invention propose un dispositif d'aide à la respiration comprenant une source de gaz sous pression apte à générer à destination d'un patient un flux de gaz respiratoire, et une vanne d'admission secondaire raccordée sur ladite source pour l'admission 30 sélective d'un gaz secondaire destiné à enrichir ledit gaz respiratoire, les moyens de passage sélectif de gaz de ladite vanne comprenant deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre pour sélectivement mettre en correspondance des ouvertures des deux éléments, caractérisé en ce que le mouvement desdits deux éléments des moyens de passage sélectif de gaz est un mouvement plan sur plan et il est prévu des moyens de compression pour contribuer à réaliser les fonctions suivantes: 5. plaquer lesdits deux éléments l'un sur l'autre afin de prévenir les fuites de gaz secondaire dans la zone de contact desdits deux éléments, * et garantir que l'ouverture des moyens de passage sélectif de gaz se fait de manière régulière. In order to achieve this object, the invention provides a breathing aid device comprising a source of pressurized gas capable of generating a flow of respiratory gas intended for a patient, and a secondary intake valve connected to said source for the selective admission of a secondary gas intended to enrich said respiratory gas, the means for the selective passage of gas from said valve comprising two elements movable relative to one another to selectively match openings of the two elements, characterized in that the movement of the said two elements of the selective gas passage means is a plane-on-plane movement and compression means are provided to help achieve the following functions: 5. press the said two elements together one on the other in order to prevent secondary gas leaks in the contact area of said two elements, * and to guarantee that the opening of the selective passage means gas is done on a regular basis.
D'autres aspects, buts et avantages de l'invention apparaîtront 10 mieux à la lecture de la description suivante de l'invention faite en référence aux dessins des figures annexées sur lesquelles, outre les figures 1 et 2 qui ont déjà été commentées ci-dessus: * la figure 3 représente sous une première perspective une vue éclatée d'une partie d'un dispositif d'aide à la respiration apte à générer à 15 destination d'un patient un flux de gaz respiratoire selon l'invention (certains éléments ne figurant pas pour des raisons de clarté sur cette vue), * la figure 4 représente sous une perspective différente certains éléments de la partie de dispositif représentée sur la figure 3. Other aspects, objects and advantages of the invention will appear more clearly on reading the following description of the invention made with reference to the drawings of the appended figures in which, in addition to FIGS. 1 and 2 which have already been commented on above. above: * FIG. 3 represents, from a first perspective, an exploded view of part of a breathing aid device able to generate a flow of respiratory gas according to the invention to a patient (certain elements not shown for reasons of clarity in this view), * FIG. 4 represents from a different perspective certain elements of the part of the device shown in FIG. 3.
Les figures 3 et 4 représentent ainsi un élément boîtier ou bloc pneumatique 31, qui est destiné à recevoir: * dans un logement 310, un compresseur centrifuge (non représentée) qui peut être similaire à le compresseur centrifuge 21 de la figure 2, * dans un logement 31 1, un détendeur 32 destiné à être placé en amont 25 de moyens de passage sélectif de gaz du dispositif et en aval d'une source de gaz secondaire (non représentée), * dans un logement ou cavité 312, une vanne d'admission secondaire 33 raccordée sur la source de gaz secondaire par l'intermédiaire du détendeur 32, pour l'admission sélective du gaz secondaire. FIGS. 3 and 4 thus represent a casing or pneumatic block element 31, which is intended to receive: * in a housing 310, a centrifugal compressor (not shown) which can be similar to the centrifugal compressor 21 of FIG. 2, * in a housing 31 1, a regulator 32 intended to be placed upstream 25 of means for selective passage of gas from the device and downstream of a secondary gas source (not shown), * in a housing or cavity 312, a valve d secondary inlet 33 connected to the secondary gas source via the regulator 32, for the selective intake of secondary gas.
Le gaz secondaire peut comme indiqué ci-dessus être un gaz quelconque avec lequel on désire enrichir sélectivement et de manière contrôlée le gaz respiratoire qui sera délivré par le compresseur centrifuge. The secondary gas can, as indicated above, be any gas with which it is desired to selectively and in a controlled manner enrich the respiratory gas which will be delivered by the centrifugal compressor.
Il peut en particulier s'agir d'un gaz thérapeutique, par exemple de l'oxygène. It can in particular be a therapeutic gas, for example oxygen.
Le logement 310 est conformé de manière à recevoir le 5 compresseur centrifuge. On distingue sur la figure 3 une cavité 3101 qui permet d'amener dans ce logement le gaz secondaire issu du logement 312 après avoir traversé la vanne d'admission secondaire lorsque celle-ci est en position ouverte. The housing 310 is shaped so as to receive the centrifugal compressor. We distinguish in Figure 3 a cavity 3101 which allows to bring into this housing the secondary gas from the housing 312 after passing through the secondary inlet valve when the latter is in the open position.
On précise que cette cavité 3101 est de préférence conformée de 10 manière à ce que l'arrivée dans le compresseur centrifuge de gaz secondaire se fasse tangentiellement par rapport aux parties tournantes du compresseur centrifuge. It is specified that this cavity 3101 is preferably shaped so that the arrival in the centrifugal compressor of secondary gas takes place tangentially with respect to the rotating parts of the centrifugal compressor.
Le logement 311 comporte quant à lui une cavité 3111 pour recueillir les fuites de gaz secondaire issues du détendeur. The housing 311 has a cavity 3111 for collecting secondary gas leaks from the regulator.
On précise en effet que le détendeur 32 régule une pression de sortie (par exemple à une valeur de l'ordre de 1,5 bar), à partir d'une pression d'entrée supérieure qui correspond à la pression de la source de gaz secondaire (par exemple de l'ordre de 2 à 6 bars). It is specified in fact that the regulator 32 regulates an outlet pressure (for example at a value of the order of 1.5 bar), from a higher inlet pressure which corresponds to the pressure of the gas source secondary (for example of the order of 2 to 6 bars).
Et le fonctionnement de ce type de détendeur implique des fuites 20 de gaz secondaire, en particulier pour compenser les variations de pression atmosphérique. And the operation of this type of regulator involves leakage of secondary gas, in particular to compensate for variations in atmospheric pressure.
La cavité 3111 se trouve ainsi en regard d'un trou de sortie de fuite du détendeur (non visible), lorsque le détendeur est placé dans le logement 311. The cavity 3111 is thus located opposite a leak outlet hole of the regulator (not visible), when the regulator is placed in the housing 311.
La figure 3 montre également une canalisation de fuite 3112, qui est en communication avec la cavité 3111, ainsi qu'avec l'entrée du compresseur centrifuge. FIG. 3 also shows a leakage pipe 3112, which is in communication with the cavity 3111, as well as with the inlet of the centrifugal compressor.
La canalisation de fuite 3112 permet ainsi de récupérer le gaz secondaire issu de fuites du détendeur 32 pour le réinjecter en entrée du 30 compresseur centrifuge. The leakage pipe 3112 thus makes it possible to recover the secondary gas resulting from leaks from the regulator 32 to reinject it at the inlet of the centrifugal compressor.
Le logement 311 est également associé à un orifice 3113 qui est situé en regard de la sortie du détendeur 32 lorsque celui-ci est monté. The housing 311 is also associated with an orifice 3113 which is located opposite the outlet of the regulator 32 when the latter is mounted.
Plus précisément, en position montée le détendeur 32 est plaqué contre une paroi 3114 délimitant le logement 311 et qui est traversé par l'orifice 3113, de sorte que le contact entre la sortie du détendeur et l'orifice 3113 soit étanche. More specifically, in the mounted position the regulator 32 is pressed against a wall 3114 delimiting the housing 311 and which is crossed by the orifice 3113, so that the contact between the outlet of the regulator and the orifice 3113 is sealed.
Afin de garantir cette étanchéité, un organe 341 de fixation du détendeur est engagé à travers l'orifice 3113 qui traverse la paroi 3114, de manière à plaquer le détendeur contre cette paroi 3114. In order to guarantee this tightness, a member 341 for fixing the regulator is engaged through the orifice 3113 which crosses the wall 3114, so as to press the regulator against this wall 3114.
A cet effet, l'extrémité de l'organe 341 qui est tournée vers le détendeur est munie d'un filetage coopérant avec un filetage 10 complémentaire de la sortie du détendeur. Et un épaulement de l'organe 341 est par ailleurs en butée contre une paroi parallèle à la paroi 3114. To this end, the end of the member 341 which faces the regulator is provided with a thread cooperating with a thread 10 complementary to the outlet of the regulator. And a shoulder of the member 341 is also in abutment against a wall parallel to the wall 3114.
On remarquera que sur la figure 3 l'organe 341 traverse également le logement 312. On précise que tous les traversements de paroi par cet organe 341 sont réalisé de manière étanche (en particulier grâce à des 15 moyens tels que des joints toriques). It will be noted that in FIG. 3 the member 341 also passes through the housing 312. It is pointed out that all the wall crossings by this member 341 are made in leaktight manner (in particular by means such as O-rings).
On précise également que l'organe 341 est muni, dans sa partie qui en position montée est située dans la cavité 312, d'ouvertures pour laisser passer le gaz secondaire issu du détendeur et destiné à remplir cette cavité 312. It is also specified that the member 341 is provided, in its part which in the mounted position is located in the cavity 312, with openings for letting through the secondary gas coming from the regulator and intended to fill this cavity 312.
La figure 3 montre aussi un bouchon 342, qui est destiné à recouvrir de manière étanche l'organe de fixation 341. FIG. 3 also shows a plug 342, which is intended to cover the fixing member 341 in a leaktight manner.
En position montée, le détendeur admet donc de la source de gaz secondaire un flux à une première pression, par son entrée 321. In the mounted position, the regulator therefore admits from the secondary gas source a flow at a first pressure, through its inlet 321.
Et le fonctionnement du détendeur abaisse la pression de gaz 25 secondaire qui est transmise au logement 312 par l'intermédiaire de l'orifice traversant 3113. And the operation of the pressure reducer lowers the secondary gas pressure which is transmitted to the housing 312 via the through orifice 3113.
On précise qu'il est possible de régler la valeur de cette pression de sortie de détendeur, en manipulant une vis de réglage 322 du détendeur. It is specified that it is possible to adjust the value of this regulator outlet pressure, by manipulating an adjusting screw 322 of the regulator.
Le logement 312 est réalisé sous la forme d'une cavité cylindrique 30 dans laquelle sont engagés un ensemble d'éléments 33 constitutifs de la vanne d'admission secondaire du dispositif. The housing 312 is produced in the form of a cylindrical cavity 30 in which are engaged a set of elements 33 constituting the secondary inlet valve of the device.
Ces éléments 33 comprennent: * des moyens de passage sélectif de gaz comprenant deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre. Ces deux éléments correspondent à un moyeu 331 présentant un épaulement 3312 en forme de disque, et à une plaque 332, 5. une pièce 333 d'étanchéité de moteur, destinée à établir une étanchéité parfaite entre la cavité 312 qui en fonctionnement est remplie de gaz secondaire, et un moteur électrique M qui entraîne les pièces mobiles de la vanne 33, * ainsi que les différents moyens permettant de mettre en mouvement 10 certaines pièces (arbre de rotation, etc), ou au contraire de les immobiliser. These elements 33 include: * means for selective passage of gas comprising two elements which are movable relative to one another. These two elements correspond to a hub 331 having a disk-shaped shoulder 3312, and to a plate 332, 5. a part 333 for sealing the motor, intended to establish a perfect seal between the cavity 312 which in operation is filled with secondary gas, and an electric motor M which drives the moving parts of the valve 33, * as well as the various means making it possible to set certain parts in motion (rotation shaft, etc.), or on the contrary to immobilize them.
Le moteur M peut être un moteur du type pas à pas, fonctionnant en boucle ouverte et avec un pas défini de telle sorte que 1600 pas correspondent à un tour. The motor M can be a stepping type motor, operating in open loop and with a defined pitch so that 1600 steps correspond to one revolution.
Ce moteur entraîne un arbre de sortie rotatif (non représenté). This motor drives a rotary output shaft (not shown).
Une plaque 35 est fixée sur la face du moteur qui porte ledit arbre de sortie du moteur. A plate 35 is fixed on the face of the motor which carries said motor output shaft.
Cette plaque comporte: * du côté du moteur, un évidement circulaire pour recevoir un 20 épaulement complémentaire du moteur, et garantir ainsi le bon positionnement du moteur par rapport à la plaque. On précise que des moyens de fixation du moteur et de la plaque sont prévus (voir les trous de fixation 351a 351b et 351c représentés sur la plaque 35), * du côté opposé au moteur, c'est-à-dire tourné vers le bloc 25 pneumatique 31, une face plane pour recevoir en mouvement plan sur plan la face également plane de la pièce d'étanchéité 333 qui est en regard. La plaque 35 est également munie de trous de fixation sur le bloc pneumatique, en recouvrement de la cavité 312 (trois de ces quatre trous, référencés 352a, 352b et 352c, étant représentés). This plate includes: * on the motor side, a circular recess to receive a complementary shoulder of the motor, and thus guarantee the correct positioning of the motor relative to the plate. It is specified that means for fixing the motor and the plate are provided (see the fixing holes 351a 351b and 351c shown on the plate 35), * on the side opposite the motor, that is to say facing the block 25 pneumatic 31, a planar face for receiving in plan-on-plane movement the also planar face of the sealing piece 333 which is opposite. The plate 35 is also provided with fixing holes on the pneumatic block, covering the cavity 312 (three of these four holes, referenced 352a, 352b and 352c, being shown).
On précise que la surface plane de la plaque 35 qui est destinée à coopérer en un mouvement plan sur plan avec la surface de la pièce d'étanchéité 333 est entourée par un épaulement 350 saillant de la plaque 35 vers la cavité 312, épaulement correspondant aux tolérances près à la section interne de la cavité 312. It is specified that the flat surface of the plate 35 which is intended to cooperate in a planar movement on the plane with the surface of the sealing piece 333 is surrounded by a shoulder 350 projecting from the plate 35 towards the cavity 312, shoulder corresponding to the tolerances close to the internal section of the cavity 312.
Cet épaulement 350 est destiné à permettre l'emboîtement étanche 5 de la plaque 35 dans la cavité 312, lorsque la plaque est montée sur la cavité 312. This shoulder 350 is intended to allow the watertight fitting 5 of the plate 35 into the cavity 312, when the plate is mounted on the cavity 312.
Pour garantir cette étanchéité, un joint torique entoure en outre cet épaulement. To guarantee this seal, an O-ring also surrounds this shoulder.
Revenant à la coopération de la pièce d'étanchéité 333 de la 10 plaque 35, cette coopération se fait selon un mouvement de rotation plan sur plan (que l'on va détailler plus loin). Returning to the cooperation of the sealing piece 333 of the plate 35, this cooperation takes place according to a plane-on-plane rotation movement (which will be detailed later).
Dans ce mouvement, ce sont en effet deux surfaces planes respectives de la pièce 333 (surface plane entourant une cavité centrale 3331) et de la plaque 35 (surface plane tournée vers la pièce 333 et 15 entourée par l'épaulement mentionné plus haut) qui coopèrent. In this movement, it is indeed two respective flat surfaces of the part 333 (flat surface surrounding a central cavity 3331) and of the plate 35 (flat surface turned towards the part 333 and 15 surrounded by the shoulder mentioned above) which cooperate.
Cette coopération en mouvement plan sur plan permet d'assurer une étanchéité totale entre la pièce 333 et la plaque 35. This cooperation in plan-on-plan movement makes it possible to ensure total sealing between the part 333 and the plate 35.
Ceci est valable même lorsque la pièce 333 est mobile par rapport à la plaque 35, en un mouvement de rotation plan sur plan. This is valid even when the part 333 is movable relative to the plate 35, in a plane-to-plane rotation movement.
La plaque 35 comporte également en son centre un évidement traversant, pour le libre passage de l'arbre de sortie du moteur M. Cet arbre de sortie du moteur est emmanché à force dans une pièce 36 qui comporte d'un seul tenant les deux parties suivantes: * un manchon creux pour recevoir en emmanchement à force à 25 l'extrémité de l'arbre de sortie du moteur M, de sorte que la pièce 36 et ledit arbre soient rigidement solidaires, * une extrémité de forme parallélépipédique, tournée vers la pièce d'étanchéité 333. The plate 35 also has in its center a through recess, for the free passage of the motor output shaft M. This motor output shaft is force fitted into a part 36 which has the two parts in one piece following: * a hollow sleeve for receiving by force fitting at the end of the output shaft of the motor M, so that the part 36 and said shaft are rigidly secured, * one end of parallelepiped shape, facing the sealing part 333.
Lorsque la pièce 36 est emmanchée sur l'arbre de sortie du moteur 30 et que les différents éléments du dispositif sont montés, l'extrémité parallélépipédique de cette pièce dépasse au-dessus de la surface de la plaque 35 qui est tournée vers la pièce 333. When the part 36 is fitted on the output shaft of the motor 30 and the various elements of the device are mounted, the parallelepiped end of this part protrudes above the surface of the plate 35 which faces the part 333 .
De manière générale, la section transversale de cette extrémité (qui est ici représentée comme carrée) présente un contour présentant au moins un angle vif. In general, the cross section of this end (which is here represented as square) has a contour having at least one sharp angle.
Et quel que soit ce contour présentant au moins un angle vif, une 5 cavité 3331, non traversante, est ménagée dans l'épaisseur de la pièce d'étanchéité 333, cette cavité présentant un contour correspondant à celui de l'extrémité de la pièce 36. And whatever this contour having at least one sharp angle, a cavity 3331, not through, is formed in the thickness of the sealing piece 333, this cavity having a contour corresponding to that of the end of the piece 36.
Ladite extrémité de la pièce 36 est destinée à être engagée en position montée dans cette cavité 3331 de la pièce d'étanchéité 333. Said end of the part 36 is intended to be engaged in the mounted position in this cavity 3331 of the sealing part 333.
Les contours de cette extrémité de la pièce 336 et de la cavité 3331 étant correspondants et présentant au moins un angle vif, la rotation de l'arbre du moteur entraîne la même rotation de la pièce d'étanchéité 333. The contours of this end of the part 336 and of the cavity 3331 being corresponding and having at least one sharp angle, the rotation of the motor shaft causes the same rotation of the sealing part 333.
On précise par ailleurs que l'extrémité de la pièce 36 demeure libre en translation axiale par rapport à la pièce d'étanchéité 333, un jeu étant 15 prévu à cet effet au fond de ladite cavité. It is also specified that the end of the part 36 remains free in axial translation relative to the sealing part 333, a clearance being provided for this purpose at the bottom of said cavity.
Ainsi, la pièce d'étanchéité 333 est liée en rotation, et libre en translation axiale, par rapport à l'arbre de sortie du moteur. Thus, the sealing part 333 is linked in rotation, and free in axial translation, relative to the output shaft of the motor.
On précise que par " translation axiale ", on entend une translation parallèle à l'axe de rotation du moteur. It is specified that by "axial translation" is meant a translation parallel to the axis of rotation of the motor.
Et plus précisément, la translation axiale est le seul degré de liberté que la pièce 333 a par rapport à l'arbre de sortie du moteur M. Toujours en référence à la figure 3 et en progressant vers la cavité 312, la vanne 33 comprend comme on l'a dit une plaque 332. And more precisely, the axial translation is the only degree of freedom that the part 333 has with respect to the output shaft of the motor M. Still with reference to FIG. 3 and progressing towards the cavity 312, the valve 33 comprises as it was said a plate 332.
Cette plaque peut être réalisée en acier inoxydable. This plate can be made of stainless steel.
Cette plaque a, comme la pièce d'étanchéité 333 et l'épaulement 3312 du moyeu 331, une forme générale de disque. This plate has, like the sealing part 333 and the shoulder 3312 of the hub 331, a general shape of a disc.
Elle est munie de quatre trous de fixation répartis régulièrement sur sa partie périphérique, pour l'ancrage par quatre vis dans quatre trous correspondant d'un épaulement du fond de la cavité 312. It is provided with four fixing holes distributed regularly over its peripheral part, for anchoring by four screws in four corresponding holes of a shoulder at the bottom of the cavity 312.
Sur la figure 3, trois des quatre trous de la plaque 332 sont représentés, et on distingue au fond de la cavité 312 l'épaulement 3121, ainsi qu'un des trous qu'il porte. In FIG. 3, three of the four holes in the plate 332 are shown, and there can be seen at the bottom of the cavity 312 the shoulder 3121, as well as one of the holes it carries.
Ainsi, en position montée la plaque 332 est fixée au fond de la cavité 312. Thus, in the mounted position, the plate 332 is fixed to the bottom of the cavity 312.
On précise toutefois que l'arrivée dans la cavité 312 de gaz secondaire, correspondant à l'orifice traversant 3113, débouche encore plus 5 au fond de la cavité 312 (c'est-à-dire plus à gauche et en arrière sur la représentation de la figure 3). It should be noted, however, that the arrival in the cavity 312 of secondary gas, corresponding to the through orifice 3113, leads even more to the bottom of the cavity 312 (that is to say more to the left and behind in the representation in Figure 3).
Ainsi, la plaque 332 forme lorsqu'elle est montée une barrière pour le gaz secondaire amené dans le fond de la cavité 332. Thus, the plate 332 forms when it is mounted a barrier for the secondary gas supplied to the bottom of the cavity 332.
Cette barrière empêche la libre diffusion de ce gaz secondaire vers 10 le compresseur centrifuge, par la cavité traversante 3122 (qui est située audessus de la plaque 332 et qui communique avec la cavité 3101 d'amenée de gaz secondaire à le compresseur centrifuge). This barrier prevents the free diffusion of this secondary gas to the centrifugal compressor, through the through cavity 3122 (which is located above the plate 332 and which communicates with the cavity 3101 for supplying secondary gas to the centrifugal compressor).
Cette barrière est étanche. On distingue un joint torique disposé pour réaliser cette étanchéité, en association avec l'épaulement 3121. This barrier is waterproof. There is an O-ring arranged to achieve this seal, in association with the shoulder 3121.
La plaque 332 comporte en son centre un évidement permettant le libre passage d'un arbre de rotation 334, qui est rigidement solidaire du moyeu 331. The plate 332 has in its center a recess allowing the free passage of a rotation shaft 334, which is rigidly secured to the hub 331.
A cet effet, l'arbre 334 est emmanché à force au centre du moyeu. For this purpose, the shaft 334 is force fitted into the center of the hub.
L'autre extrémité de cet arbre 334 est par ailleurs rendue solidaire 20 en rotation de la face de la plaque 333 qui est tournée vers le moyeu 331. The other end of this shaft 334 is moreover made integral in rotation with the face of the plate 333 which faces the hub 331.
On précise cependant que cette autre extrémité de l'arbre 334 demeure libre en translation axiale par rapport à la plaque 333. However, it should be noted that this other end of the shaft 334 remains free in axial translation relative to the plate 333.
A cet effet, comme plus particulièrement illustré sur la figure 4, ladite autre extrémité de l'arbre 334 est munie d'une fente transversale 25 3340 dans laquelle est emboîtée en position montée du dispositif une goupille 3330 engagée transversalement dans un évidemment central et axial (non visible) de la pièce 333. To this end, as more particularly illustrated in FIG. 4, said other end of the shaft 334 is provided with a transverse slot 25 3340 in which is fitted in the assembled position of the device a pin 3330 engaged transversely in a central and axial recess (not visible) from room 333.
La coopération de la fente 3340 et de la goupille 3330 assure ainsi entre l'arbre 334 et la pièce 333 une liaison avec un unique degré de liberté, 30 en translation selon l'axe de rotation des pièces tournantes du dispositif. il The cooperation of the slot 3340 and the pin 3330 thus ensures between the shaft 334 and the part 333 a connection with a single degree of freedom, in translation along the axis of rotation of the rotating parts of the device. he
La plaque 332 étant fixée dans la cavité 312 lorsque le dispositif est monté, l'arbre 334 demeure par ailleurs libre de tourner en traversant cette plaque. The plate 332 being fixed in the cavity 312 when the device is mounted, the shaft 334 also remains free to rotate while passing through this plate.
Et cet arbre 334 étant solidaire en rotation de la pièce d'étanchéité 5 333, qui est elle-même solidaire en rotation de l'arbre de sortie du moteur, on comprend que la rotation du moteur provoque la même rotation non seulement de la pièce d'étanchéité 333, mais également du moyeu 331. And this shaft 334 being integral in rotation with the sealing part 5 333, which is itself integral in rotation with the output shaft of the motor, it is understood that the rotation of the motor causes the same rotation not only of the part 333, but also of the hub 331.
Le moyeu 331 est quant à lui destiné à être reçu dans le fond de la cavité 312, dans une partie en creux non visible sur la figure. The hub 331 is in turn intended to be received in the bottom of the cavity 312, in a hollow part not visible in the figure.
Le moyeu 331 est libre de tourner dans cette partie en creux. The hub 331 is free to rotate in this hollow part.
Le moyeu 331 présente en regard de la plaque 332 une surface transversale plane, la plaque 332 présentant elle-même une surface plane en regard dudit moyeu. The hub 331 has, opposite the plate 332, a planar transverse surface, the plate 332 itself having a planar surface facing the said hub.
De la sorte, la zone de contact entre le moyeu 331 et la plaque 332 15 est définie par ces deux faces planes, qui sont aptes à coopérer en mouvement plan sur plan. In this way, the contact zone between the hub 331 and the plate 332 is defined by these two planar faces, which are able to cooperate in plan-on-plane movement.
A cet égard, le moyeu 331 est réalisé en une matière telle que le téflon. In this regard, the hub 331 is made of a material such as Teflon.
Le moyeu 331 et la plaque 332 constituent les moyens de passage 20 sélectif de gaz de la vanne 33. The hub 331 and the plate 332 constitute the means 20 for the selective passage of gas from the valve 33.
Le moyeu comporte ainsi une ouverture 3311, et la plaque comporte également une ouverture 3321. The hub thus has an opening 3311, and the plate also has an opening 3321.
Ces deux ouvertures peuvent être amenées totalement ou partiellement en regard l'une de l'autre, par le jeu de la rotation du moyeu 25 entraîné par la rotation du moteur (qui est lui-même commandé par les moyens de commande du dispositif). These two openings can be brought totally or partially opposite one another, by the play of the rotation of the hub 25 driven by the rotation of the motor (which is itself controlled by the control means of the device).
Il est également possible de placer la vanne en position fermée, le recouvrement entre les deux ouvertures étant alors inexistant. It is also possible to place the valve in the closed position, the overlap between the two openings then being nonexistent.
Afin de garantir l'étanchéité du contact entre le moyeu 331 et la 30 plaque 332, et de garantir en outre que l'ouverture au moyen de passage sélectif de gaz ainsi constitué se fait de manière régulière, le moyeu 331 est sollicité en permanence en appui contre la surface correspondante de la plaque 332. In order to guarantee the tightness of the contact between the hub 331 and the plate 332, and to further guarantee that the opening by means of selective passage of gas thus formed takes place regularly, the hub 331 is permanently stressed. pressing against the corresponding surface of the plate 332.
A cet effet, un ressort de compression (non représenté par souci de clarté) est 'disposé entre le fond de la cavité 312 et la face arrière de l'épaulement 3312 du moyeu. For this purpose, a compression spring (not shown for clarity) is' arranged between the bottom of the cavity 312 and the rear face of the shoulder 3312 of the hub.
Ce ressort applique ainsi en permanence une sollicitation de compression sur le moyeu 331, vers la plaque 332. This spring thus permanently applies a compression stress on the hub 331, towards the plate 332.
De la sorte, les fuites de gaz secondaire entre le moyeu 331 et la plaque 332 sont prévenues. In this way, secondary gas leaks between the hub 331 and the plate 332 are prevented.
En outre, on garantit que le seul passage de gaz secondaire à travers la vanne 33 correspond bien à la correspondance contrôlée des ouvertures respectives du moyeu 331 et de la plaque 332, cette correspondance étant contrôlée avec précision par la commande de la rotation du moteur M qui entraîne le moyeu. In addition, it is guaranteed that the only passage of secondary gas through the valve 33 corresponds well to the controlled correspondence of the respective openings of the hub 331 and of the plate 332, this correspondence being controlled with precision by controlling the rotation of the engine M which drives the hub.
Le moyeu 331 et la plaque 332 permettent ainsi de constituer une vanne " à plat ", en coopérant en un mouvement de glissement rotatif plan sur plan. The hub 331 and the plate 332 thus make it possible to constitute a “flat” valve, by cooperating in a plane-on-plane rotary sliding movement.
Le ressort associé au moyeu 331 contribue ainsi, en association avec la configuration à plat de la vanne 33, à réaliser les fonctions 20 suivantes: * plaquer lesdits deux éléments l'un sur l'autre afin de prévenir les fuites de gaz secondaire dans la zone de contact desdits deux éléments, * et garantir que l'ouverture des moyens de passage sélectif de gaz se fait de manière régulière. The spring associated with the hub 331 thus contributes, in association with the flat configuration of the valve 33, to perform the following functions: * press said two elements one on the other in order to prevent leakage of secondary gas in the contact zone of said two elements, * and guarantee that the opening of the selective gas passage means is done regularly.
Et le fait que la sollicitation de compression du ressort s'exerce en permanence permet également de réaliser une troisième fonction: en l'absence de toute contrainte, les éléments des moyens de passage sélectif de gaz demeurent en position, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'appliquer en permanence une contrainte pour maintenir lesdits moyens de 30 passage sélectif de gaz dans une position donnée. And the fact that the compression stress of the spring is exerted continuously also makes it possible to perform a third function: in the absence of any constraint, the elements of the selective gas passage means remain in position, so that it does not It is not necessary to constantly apply a constraint to maintain said means for selective passage of gas in a given position.
Ceci constitue un avantage important par rapport aux vannes habituellement mises en oeuvre dans ce type de dispositif, car de telles vannes connues doivent être sollicitées en permanence pour maintenir une position d'ouverture donnée. This constitutes an important advantage compared to the valves usually used in this type of device, since such known valves must be permanently stressed in order to maintain a given open position.
Dans le cas présent au contraire, en l'absence de toute sollicitation extérieure, le moyeu 331 reste dans sa position, et la vanne 33 assure 5 continûment le passage de gaz secondaire selon la consigne désirée, sans qu'il soit besoin d'actionner le moteur M. Il en résulte une simplicité de fonctionnement et une économie importante d'énergie. In the present case, on the contrary, in the absence of any external stress, the hub 331 remains in its position, and the valve 33 continuously ensures the passage of secondary gas according to the desired instruction, without it being necessary to actuate the engine M. This results in simplicity of operation and significant energy savings.
Revenant aux ouvertures 3311 et 3321 du moyeu et de la plaque, 10 chacune de ces deux ouvertures est comprise dans une région respective du moyeu de la plaque qui s'étend de manière générale selon une portion de cercle autour de l'axe de rotation du moyeu. Returning to the openings 3311 and 3321 of the hub and of the plate, each of these two openings is included in a respective region of the hub of the plate which generally extends in a portion of a circle around the axis of rotation of the hub.
L'ouverture 3311 du moyeu a une largeur constante. The opening 3311 of the hub has a constant width.
La largeur de l'ouverture 3321 de la plaque 332 est au contraire 15 variable. The width of the opening 3321 of the plate 332 is, on the contrary, variable.
On précise que l'inverse est possible (ouverture 3321 de largeur constante, et ouverture 3311 de largeur variable). It is specified that the reverse is possible (opening 3321 of constant width, and opening 3311 of variable width).
En tout état de cause l'ouverture de largeur variable peut voir sa largeur de manière linéaire lorsqu'on parcourt cette ouverture dans une 20 direction orthoradiale. In any event, the opening of variable width can see its width in a linear manner when one traverses this opening in an orthoradial direction.
Et la demanderesse a déterminé qu'une ouverture dont la largeur variait d'une valeur minimum d'environ 0,3 mm à une valeur maximum d'environ 0,6 mm était bien adaptée au fonctionnement du dispositif. And the Applicant has determined that an opening whose width varied from a minimum value of approximately 0.3 mm to a maximum value of approximately 0.6 mm was well suited to the operation of the device.
En pratique, une telle vanne 33 permet de couvrir une large plage 25 de débits (par exemple de 0.5 à 150 litres/minute). In practice, such a valve 33 makes it possible to cover a wide range 25 of flow rates (for example from 0.5 to 150 liters / minute).
Le fait que l'ouverture de la plaque 332 ait une largeur variable permet également un fonctionnement dans lequel, lorsqu'on commande une ouverture de la vanne, la partie étroite de cette ouverture est la première à se trouver en regard de l'ouverture 3311 du moyeu 331. The fact that the opening of the plate 332 has a variable width also allows an operation in which, when an opening of the valve is ordered, the narrow part of this opening is the first to be located opposite the opening 3311 from hub 331.
Il en résulte que lorsqu'on souhaite contrôler des débits de gaz secondaire faibles, on dispose d'un très bon degré de contrôle. As a result, when one wishes to control low secondary gas flow rates, one has a very good degree of control.
Lorsqu'on poursuit l'ouverture de la vanne 33, la section de passage du gaz secondaire augmente plus rapidement, du fait de l'élargissement progressif de l'ouverture 3321. On peut alors avoir rapidement accès à des débits plus importants. When the opening of the valve 33 is continued, the cross-section of the secondary gas increases more rapidly, due to the gradual widening of the opening 3321. It is then possible to quickly have access to higher flow rates.
Le dispositif comprend également un deuxième ressort (également non représenté par souci de clarté). The device also includes a second spring (also not shown for the sake of clarity).
Ce deuxième ressort est également un ressort de compression, intercalé cette fois entre la plaque 332 et la pièce d'étanchéité 333. This second spring is also a compression spring, this time interposed between the plate 332 and the sealing part 333.
Ce ressort de compression est ainsi en appui sur les deux faces en 10 regard de la plaque 332 et de la pièce d'étanchéité 333, et maintient ces deux pièces en écartement. This compression spring is thus supported on the two opposite faces of the plate 332 and of the sealing part 333, and keeps these two parts apart.
Plus précisément, le rôle de ce ressort est de comprimer en permanence la pièce d'étanchéité 333 contre la plaque 35, pour contribuer à assurer l'étanchéité du contact entre ces deux éléments même lorsqu'ils 15 sont en mouvement l'un par rapport à l'autre. More specifically, the role of this spring is to permanently compress the sealing part 333 against the plate 35, to help ensure the tightness of the contact between these two elements even when they are in movement relative to one another. to the other.
La pièce 333, en association avec ce ressort, permet ainsi de remplir les deux fonctions suivantes: e transmettre le couple de rotation du moteur au moyeu (grâce à la coopération de sa cavité 3331 avec l'extrémité de la pièce 36), * garantir l'étanchéité du moteur par rapport à la cavité renfermant les moyens de passage sélectif de gaz. The part 333, in association with this spring, thus makes it possible to fulfill the following two functions: e transmitting the torque of the motor to the hub (thanks to the cooperation of its cavity 3331 with the end of the part 36), * guarantee sealing the engine with respect to the cavity containing the means for selective passage of gas.
Lors de la rotation de la pièce d'étanchéité 333, cette pièce effectue un mouvement de glissement rotatif plan sur plan sur la surface en regard de l'épaulement 350 de la plaque 35. During the rotation of the sealing part 333, this part performs a plane-on-plane rotary sliding movement on the surface facing the shoulder 350 of the plate 35.
Et ce mouvement s'effectue en garantissant une étanchéité totale entre la partie de la cavité 312 située entre la plaque 332 et la pièce d'étanchéité 333 d'une part, et le moteur M d'autre part. And this movement takes place while guaranteeing a total seal between the part of the cavity 312 located between the plate 332 and the sealing piece 333 on the one hand, and the motor M on the other hand.
Cette étanchéité est garantie par la compression permanente de la pièce 333 sur la surface de l'épaulement 350 de la plaque 35 (et également 30 par le fait que la surface de la pièce 333 recouvre totalement la surface en contact de la plaque 35, ainsi que par la présence du joint torique qui entoure cet épaulement). This seal is guaranteed by the permanent compression of the part 333 on the surface of the shoulder 350 of the plate 35 (and also by the fact that the surface of the part 333 completely covers the surface in contact with the plate 35, thus only by the presence of the O-ring which surrounds this shoulder).
La cavité traversante 3122 est située lorsque la vanne est montée entre la plaque 332 et la pièce d'étanchéité 333, de sorte que l'oxygène admis au travers des ouvertures coopérantes du moyeu 331 et de la plaque 332 est dirigé exclusivement vers le compresseur centrifuge. The through cavity 3122 is located when the valve is mounted between the plate 332 and the sealing piece 333, so that the oxygen admitted through the cooperating openings of the hub 331 and of the plate 332 is directed exclusively to the centrifugal compressor .
Le dispositif selon l'invention permet ainsi de contrôler avec une grande précision le dosage d'un gaz secondaire que l'on désire injecter dans un gaz respiratoire d'une source telle qu'un compresseur centrifuge. The device according to the invention thus makes it possible to control with great precision the dosage of a secondary gas which it is desired to inject into a respiratory gas from a source such as a centrifugal compressor.
La vanne 33 peut être commandée, par l'intermédiaire du fonctionnement dumoteur M, de manière proportionnelle à une vanne 10 située sur le conduit d'inspiration du dispositif, qui régule le passage du gaz respiratoire enrichi vers le patient. The valve 33 can be controlled, through the operation of the engine M, in proportion to a valve 10 located on the inspiration pipe of the device, which regulates the passage of the enriched respiratory gas towards the patient.
On remarquera que la configuration du dispositif selon l'invention permet en outre de garantir totalement les fuites de gaz secondaire: * au niveau des moyens de passage sélectif de gaz, ce qui offre une très 15 grande précision dans le contrôle du dosage, * et au niveau du moteur M, ce qui permet d'éviter des inconvénients tels que l'oxydation avec un gaz secondaire constitué d'oxygène de la graisse de parties tournantes du moteur, etc. Dans le cas d'un dispositif muni de roulement comme cela est 20 connu, ces avantages n'auraient pas été atteints. It will be noted that the configuration of the device according to the invention also makes it possible to completely guarantee the leakage of secondary gas: * at the level of the selective gas passage means, which offers very high accuracy in controlling the dosage, * and at the level of the engine M, which makes it possible to avoid drawbacks such as oxidation with a secondary gas consisting of oxygen of the grease of rotating parts of the engine, etc. In the case of a device fitted with bearings as is known, these advantages would not have been achieved.
On précise enfin que la pièce d'étanchéité 333 est munie d'un petit évidement 3332 pour recevoir à emmanchement forcé une tige, dirigée vers le fond de la cavité 312. Finally, it is specified that the sealing piece 333 is provided with a small recess 3332 to receive a forced fitting rod, directed towards the bottom of the cavity 312.
Cette tige constitue un repère visuel qui est vu par un capteur 25 optique logé dans le fond de la cavité 312 (et non représenté). This rod constitutes a visual reference which is seen by an optical sensor 25 housed in the bottom of the cavity 312 (and not shown).
Ce capteur et cette goupille constituent ainsi des moyens permettant d'indexer la position angulaire des éléments tournants de la vanne 33. This sensor and this pin thus constitute means making it possible to index the angular position of the rotary elements of the valve 33.
On précise que la figure 3 permet tout de même de visualiser le 30 trou 3123 par lequel le capteur optique est engagé dans la cavité 312. It should be noted that FIG. 3 still makes it possible to view the hole 3123 through which the optical sensor is engaged in the cavity 312.
Le moteur M fonctionnant en boucle ouverte, la détection de la position de référence de la goupille permet de caler le fonctionnement du dispositif. The motor M operating in open loop, the detection of the reference position of the pin makes it possible to calibrate the operation of the device.
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Citations (5)
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2003
- 2003-03-24 FR FR0303537A patent/FR2852852A1/en active Pending
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