Brevet FR2051721A1 — publié le 19710409

la présente invention concerne un procédé et un appareil permettant de calibrer des tubes pour y établir avec précision un débit désiré. On connaît des modèles élaborés d'appareils à débit constant 5 pour l'analyse automatique d'échantillons fluides, du genre décrit dans le brevet des Etats-Unis Léonard T. SKEGG-S îî° 3 241 432 accordé le 22 Mars 1966, qui ont l'avantage notable de fonctionner à la fois avec un débit d'échantillons fluides constant, nettement réduit, en assurant l'analyse des échantillons fluides à une cadence nette-10 ment accrue, de sorte qu'ils exigent moins de fluide échantillon par analyse et assurent beaucoup plus d'analyses d'échantillons par unité de temps. La nette réduction du débit d'échantillons fluides présente un autre avantage : elle permet d'utiliser des pompes péristal-tiques, ou à tubes compressibles incorporées à l'appareil d'analyse 15 et qui refoulent les échantillons fluides à travers cet appareil fonctionnant à des vitesses nettement réduites et comportant des tubes compressibles de diamètres intérieurs optimaux. Plus particulièrement et si l'on considère, par exemple, l'application d'un tel appareil d'analyse d'échantillons fluides à l'analyse automatique d'u-20 ne série d'échantillons de sérum sanguin, on conçoit qu'en utilisant dans ladite pompe, au en d'autres points de l'appareil d'analyse, des tubes de diamètre intérieur inférieur à 0,38 mm, on se heurte à un grave problème posé par l'engorgement de tels tubes par des matières de nature solide ou semi-solide éventuellement formées par agglu-25 tination par exemple dans les échantillons de sérum sanguin. En conséquence il s'est révélé souhaitable d'utiliser des tubes à diamètre intérieur supérieur à 0,38 mm, mais encore assez faible pour être pratiquement compatible avec lesdits débits nettement réduits compte tenu de ce que- le débit est, on le sait, directement proportionnel au 5) carré du diamètre intérieur du tube. Toutefois» l'utilisation de tels tubes, ayant par exemple un diamètre intérieur de 0,41 mm, pose un autre problème : les tubérances de fabrication courantes sur le diamètre intérieur de ces tubes ne sont pas assez étroites et ce diamètre peut présenter, par rapport à la valeur de 0,41 mm, un écart de 35 nature à faire varier dans une mesure inacceptable le débit du tube et à rendre ainsi ce dernier impropre, s1il n'a pas subi un calibrage convenable, à servir dans un tel appareil d'analyse à débit constant. En conséquence, la présente Invention a pour buts de proposer : 40 - un procédé et un appareil permettant de calibrer des tubes en 2 2051721 70 25462 *v?±/*± vue d'y établir avec précision, le débit désiré, ledit calibrage é-tant opéré par réduction du diamètre intérieur du dit tube et cette réduction étant elle-même opérée par étirage d'un tube élastique ; - un procédé et un appareil du genre décrit qu'on puisse en par-5 ticulier, mais non exclusivement, adapter au calibrage des tubes é-1 as tique s et compressibles de pompes du type péristaltique Incorporées à un appareil pour l'analyse automatique d'échantillons fluides, à débit constant, du genre décrit ci-dessus, afin d'établir avec précision un débit de pompage déterminé. 10 Suivant le mode de réalisation préféré qu'on va décrire, on ap plique le procédé et l'appareil suivant l'invention au calibrage des tubes élastiques et compressibles d'une pompe péristaltique et, compte tenu de la relation précitée entre le diamètre intérieur initial du tube et le débit de pompage, on surveille le débit de fluide qui 15 s'établit à travers le tube, pendant fonctionnement initial de la pompe, pour déterminer s'il présente la valeur désirée et, au cas où il excède cette valeur, on étire le tube pour réduire son diamètre intérieur et donc le débit qu'il autorise, tout en continuant à surveiller ce débit jusqu'à ce qu' il prenne la valeur désirée. Il res-20 sortira de plus de.cette description que le procédé et l'appareil suivant l'invention sont applicables non seulement au calibrage de tubes de pompes compressibles, mais encore à celui de tubes incorporés à d'autres fins à un quelconque réseau de circulation de fluide. Les buts et avantages précités de l'invention, ainsi que d'au-25 très, ressortiront clairement de la description détaillée qu'on va maintenant donner en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - les figures 1 et 2 sont des vues en coupe de profil d'une pompe péristaltique, illustrant l'application du procédé et de l'appareil suivant l'invention au calibrage des tubes de pompe. 50 - la figure 3 montre en perspective le châssis utilisé pour mon ter les tubes dans la pompe que montrent les figures 1 e± 2 ; - la figure 4 montre de profil un raccord de positionnement assurant 1'immobilisation et l'accouplement de tubes; -la figure 5 montre en perspective une pince à tube utilisée 55 pour étirer le tube ; et - les figures 6 et 7 sont des vues de profil avec coupes illustrant l'application du procédé et de l'appareil suivant l'invention au calibrage d'un tube n'appartenant pas à une pompe péristaltique. On va maintenant décrire en détail une installation se prêtant . 40 à l'application du procédé et de l'appareil suivant l'invention. 70 25462 3 2051721 Sur la figure 1, la référence générale 10 désigne une pompe péristaltique, ou à tubes compressibles, qui peut être par exemple du genre décrit dans le brevet des Etats-Unis Jack Isreeli et autres n° 3 227 091r accordé le 4 Janvier 1966, et qui comprend, comme on 5 le voit, m montage de rouleaux 12 comportant une roue à denture Galle 14 et une chaîne sans fin 16 que la roue entraîne dans le sens indiqué lorsqu'elle tourne autour d'un guide-chaîne 16. Une série de rouleaux de pompage 20,- disposés comme représenté, tourillonnent à intervales sensiblement égaux sur la chaîne sans fin 10 16, pour accompagner son mouvement dans le sens indiqué. Un châssis de montage de tube de pompe, de forme générale rectangulaire, est indiqué en 22 et comprend, comme on le voit mieux sur la figure 3, des parois d'extrémité opposées 24 et 26 présentant des encoches respectives 28 et 30 de réception de tube de poupe. 15 Un tube de pompe compressible 32, en tout matériau élastique et inerte ayant la résistance mécanique voulue, par exemple en caoutchouc de silicones, s'étend comme représenté en travers du châssis de montage 22, entre les encoches réceptrices 28 et 30, et l'on conçoit que les tranches de ces encoches ont un contour à peu près se-20 mi-circulaire épousant celui des tronçons correspondants dudit tube, afin de recevoir ce tube sans jeu. Un plateau de pompe, indiqué en 34, est mobile entre me position "d'ouverture" et la position de "fermeture" représentée pour laquelle la moitié supérieure du tube de pompe compressible s'emboî-25 te dans me gorge de forme complémentaire, non représentée, ménagée dans la face inférieure dudit plateau, et épouse ainsi à force la forme du fond 36 de cette gorge, qui le presse comme représentée contre les rouleaux de pompe 20. . • Pour faire fonctionner la pompe péristaltique 10 à tubes com-30 pressibles, on entraîne la roue Galle menante 14 dans le sens horaire, sur les figures 1 et 2, pour entraîner la chaîne sans fin 16 dans le sens indiqué, de sorte que les rouleaux de pompe 20 compriment le tube de pompe compressible 32 en progressant suivant sa longueur pour refouler du fluide dans ce tube, de gauche à droite sur 35 la figure 1. On va maintenant décrire l'application du procédé et de l'appareil suivant l'invention à l'installation montrée sur les figures 1 et 2. Pour appliquer le procédé et l'appareil suivant l'invention au 40 calibrage d'un tube de pompe péristaltique ou compressible du genre 70 25462 2051721 représenté sur les figures 1 et 2» afin &' établir avec une précision extrême le débit désiré dans ce tube, on agence bien entendu les divers tubes de la pompe comme décrit pour le tube de pompe compressible 32, interposé en fonctionnement entre le plateau 34 et 5 les rouleaux de pompe 20. Avant d'amorcer le calibrage, on immobilise bien entendu l'extrémité d'entrée ou d'amont du tube de pompe compressible 32, par rapport à la paroi d'extrémité 24 du châssis 22, au moyen d'un raccord pour tube de pompe 38. Plus particulièrement et comme le mon-10 tre le mieux la figure 4, le raccord 38 comprend un tronçon médian 40, de forme générale cylindrique et de diamètre nettement supérieur au diamètre intérieur du tube de pompe 32, et des tronçons d'extrémité tronconiques 42 et 44» convergeant vers l'extérieur, qui flanquent le tronçon médian et se terminent par des faces dTextrémité 15 sensiblement planes, 46 et 48 respectivement. Un alésage 50 relie comme représenté ces faces d'extrémité pour ménager -un passage de fluide à travers le r accord. On peut réaliser le raccord 38 en tout matériau convenable facile à se procurer, mais un matériau qui se révèle particulièrement satisfaisant est une matière plastique re-20 lativoûent inerte, telle, par exemple que polyéthylène. En service, on insère comme représenté leîaccord 38 dans le tronçon d'extrémité d'entrée 52 du tube de pompe compressible 32 pour distendre fortement ce tronçon autour du tronçon médian 40 du raccord et assurer entre le tube de pompe et le raccord un accouple-25 iaent sûr, bien que facile à interrompre. On conçoit que la forte dilatation imprimée par le raccord 38 au tronçon d* entrée du tube de pompe 32 empêche ce tronçon d'entrée de se déplacer vers la droite, sur la figure 1, à travers l'encoche 28. Ensuite,on pose de manière analogue, de l'autre côté du raccord 30 38, un tronçon de tube 54 d'élasticité convenable, qu'on accouple à toute source convenable, non représentée, de fluide à refouler en fonctionnement à travers la pompe péristaltique 10, après calibrage de celle-ci. Pour pouvoir appliquer le procédé et l'appareil suivant l'inven-35 tion au calibrage de la pompe péristaltique 10, on choisit le diamètre intérieur du tube de pompe compressible 32 non inférieur à celui préfixé assurant le débit désiré, dont la valeur dépend surtout,bien entendu, du carré du diamètre intérieur et de la vitesse a laquelle les divers rouleaux de pompe longent le tube de pompe» 40 On amorce alors , le fonctionnement en entraînant la roue Galle 14 70. 25462 5 205Î721 à une vitesse déterminée sensiblement constante, pour que les rouleaux se déplacent à vitesse sensiblement constante sur le tube de pompe compressible 32. Ensuite, dès que la pompe péristaltique 10 a atteint un régime stable, on commence à surveiller le débit de la 5 pompe en observant un débitmètre 56. S'il arrive, ce qui est'souvent le cas dans les conditions décrites ci-dessus relatives au diamètre intérieur du tube de pompe compressible 32 choisi, que le débit ainsi surveillé excède la valeur désirée, on réduit le diamètre intérieur du tube de pompe compressible 32, en étirant ce tube suivant 10 sa longueur, pour réduire le débit du tube jusqu'à ce que le débit-mètre 56 affiche le débit de valeur désirée, après quoi on agrafe si besoin est le tube de pompe 32 et l'on Immobilise son tronçon d'extrémité d'aval ou de sortie, par rapport à la paroi 26 du châssis, en y insérant un autre raccord, indiqué en 39, comme décrit ci-des-15 sus à propos du raccord 38. En ce qui concerne la manière dont on étire suivant sa longueur le tube de pompe compressible 32, on. conçoit qu'on pourra adopter tout moyen convenable qui peut être, par exemple, la pince à tube 60 représentée à titre d'exemple sur la figure 5. Plus particulière-20 ment et comme le montre la figure 5, cette pince comprend des branches 62 et 64 dont les extrémités correspondantes sont articulées l'une sur l'autre par un tourillon 66 traversant des alésages alignés qu'elles présentent. Des gorges 68 et 70 de forme complémentaire sont ménagées com-25 me représenté dans les branches 62 et 64» près de leurs extrémités correspondantes opposées, et l'on conçoit qu'on donne à ces gorges le diamètre voulu pour qu'elles définissent ensemble un passage de foime générale cylindrique ayant.un diamètre sensiblement égal ou, en variante, très légèrement inférieur au diamètre extérieur du tu-30 be de pompe compressible 32* quand on presse à la main les deux branches 62 et 64 l'une contre l'autre pour qu'elles enserrent ledit tube de pompe dans ledit passage. On peut éventuellement revêtir les surfaces de ces gorges, comme indiqué en 72 et 74» d'un abrasif convenable pour améliorer l'effet de préhension exercé sur le tube. 35 Bien entendu, on peut en variante étirer le tube de pompe com pressible 32 en saisissant simplement à la main son tronçon d'extrémité d'aval ou de sortie. Après avoir agrafé le tube de pompe compressible 32 et y avoir inséré le raccord 39, on peut bien entendu fixer de toute manière 40 commode -un autre tube élastique 58 du côté opposé du raccord 39, 70 25462 6 2051721 encore comme décrit ci-dessus, pour former un conduit de sortie de la pompe. En variante, c'est-à-dire quand le débit du tube de pompe corn-Xoressible 32, indiqué par le débitmètre 56 prend la valeur désirée 5 sitôt la pompe péristaltique 10 en régime de fonctionnement stable, ce qui indique que le diamètre intérieur du tube de pompe a initialement la valeur désirée, on s'abstient bien entendu d'étirer ce tube de pompe pour réduire son diamètre intérieur, et l'on se contente d'agrafer ce tube et de lui fixer le raccord 39» le tout com-10 me décrit plus haut. Pour appliquer, par exemple, le procédé et l'appareil suivant l'invention à tua modèle élaboré de pompe péristaltique 10 qui peut comporter jusqu'à seize tubes de pompe compressibles et assure le pompage d'un nombre égal de courants d'échantillons fluides à par-15 tir d'un dispositif d'amenée d'échantillons de modèle élaboré, du genre décrit dans le brevet des Etats-Unis Edward B.M. DeJong n° 3 134 263, accordé le 26 Mai 1964» pour les transmettre à un appareil d'analyse d'échantillons fluides de modèle élaboré, du genre décrit dans le brevet Skeggs précité, on conçoit qu'on peut agencer 20 les rouleaux de pompe 20 pour qu'ils parcourent lesdits tubes de pompe à une vitesse de 25 cm/mm pour imprimer au courant d'échantillon le débit désiré de 25 lambdas par minute sans que les échantillons fluides ne bouchent aucun desdits tubes de pompe. Pour obtenir ces conditions souhaitables de vitesse des rou-25 leaux de pompe et de débit d'échantillons fluides, il faut que chacun desdits tubes de pompe ait un diamètre intérieur de 0,41 mm, satisfaisant pour éviter que les échantillons fluides ne bouchent les tubes. Plus particulièrement, et comme exposé plus haut à propos du pompage d'échantillons fluides formée par des échantillons de sérum 30 sanguin, préparés par méthodes courantes, on a déterminé qu'il vaut mieux utiliser des tubes de pompe de diamètre intérieur supérieur à 0,38 mm pour éviter pratiquement que les tubes de pompe soient bouchés par des matières solides ou semi-solides éventuellement présentés sous forme agglutinée dans lesdits échantillons de sérum sanguin. 35 Si l'on choisit, pour former lesdits tubes de pompe, le caout chouc de silicones en saison de ses excellentes propriétés d'élasticité et de résistance mécanique, il faut bien entendu commander des tubes en ce matériau d'un diamètre intérieur de 0,46 mm, étant donné que la gamme minimale de tolérance spécifiée par les fabricants est .40 de ± 0,05 mm. Autrement dit, si l'on choisit un tube en caoutchouc 70 25462 7 2051721 de silicone d'un diamètre intérieur inférieur à 0S46 mm ôt que ce dernier présente par hasard l'écart en moins maximal de 0,05 mm, ce tube serait insatisfaisant parce que présentant un diamètre Intérieur à 0,41 mm, qu'il est pratiquement impossible d'augmenter. 5 Lorsqu'on choisit, pour foimer les tubes de pompe 32, des tubes d'un diamètre intérieur de 0,46 mm + 0,05 mm, il faut bien, entendu dans la plupart des cas réduire leur diamètre intérieur en étirant le tube, comme décrit plus haut en cëtail, jusqu'à ce que le débitmètre 56 affiche pour ce tube un débit de 25 lambdas/mn, après quoi 10 on peut immobiliser ledit tube à l'aide d'un raccord 39» encore comme décrit plus haut, pour terminer le calibrage et conserver au tube un débit de 25 lambdas/mn, le calibrage devant bien entendu être opéré pour chacun des tubes de pompe utilisés dans la pompe péristaltique. 15 En variante, c'est-à-dire dans les cas relativement rares où, le tube de pompe d'un diamètre nominal de 0,46 mm a rigoureusement le diamètre désiré de 0,41 mm, le débitmètre 56 affiche tout de suite le débit désiré de 25 lambdas/mn, de sorte qu'on peut immobiliser rapidement ce tube à l'aide d'un raccord 39, sans avoir à réduire 20 son diamètre intérieur. Bien que décrits ci-dessus en détail dans leur application au calibrage de tubes compressibles de pompe péristaltique, le procédé et l'appareil suivant l'invention sont aussi applicables au calibrage de tubes élastiques non incorporés à une telle pompe. Plus parti-25 culièrement et comme illustré par les figures 6 et 7» qui indiquent en 80 une source de fluide sous pression donnée sensiblement constante et en 82, 84 des parois encochées correspondant respectivement aux parois 24» 26 du châssis, on-peut calibrer de manière commode et précise un tronçon de tube élastique 86, pour y établir le débit dé- 30 siré à condition bien entendu que le diamètre intérieur du tube 86 ne soit pas initialement Inférieur à celui requis pour assurer le débit désiré et soit pratiquement susceptible d'être ramené par exemple, par distension, à la valeur voulue - en reliant un débitmètre 56 à ce tube, comme représenté, puis en opérant le calibrage comme 35 décrit ci-dessus à propos du tube de pompe 32» De plus et bien que dans l'exemple décrit ci-dessus on utilise des moyens tels que raccords 38 et 39 pour immobiliser les tronçons d'entrée et de sortie, respectivement, du tube calibré, il va sans dire qu'on peut utiliser à cette fin des moyens différents. Ainsi, 40 par exemple, on peut immobiliser'le tube à-l'aide de moyens tels que 70 25462 8 2051721 les colliers de positionnement de tube décrits dans le brevet des Etats-Unis Jack Isreeli n° 3 353 567» accordé le 21 novanbre 1967» la fixation convenable de tels colliers à des tubes en caoutchouc de silicones pouvant exiger l'utilisation de colle à base d'époxyde. 5 Sn outre, il est clair que la pince à tube représentée sur la figure 5 n'est choisie qu'à titre d'exemple et qu'on pourra assurer de manière satisfaisante l'étirage des tubes à l'aide de moyens très divers. On a décrit le mode préféré de réalisation de l'invention, mais 10 on pourra bien entendu lui apporter diverses modifications et variantes, sans sortir pour cela du cadre de l'invention, défini dans les revendications ci-dessous. 70 25462 9 2051721 EEVfflDICÂTIOUS - 1. Procédé permettant d'établir dans m tube le.débit désiré, caractérisé en ce qu'on fait circuler du fluide dans ce tube et en ce que, si ce fluide circule à un débit supérieur à celui désiré, 5 on réduit le diamètre intérieur dudit tube en surveillant le débit de ce tube jusqu'à ce qu'il prenne la valeur désirée. 2= Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tube est en matériau élastique et en ce qu'on réduit son diamètre intérieur en l'étirant suivant sa longueur. 10 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait circuler du fluide dans ledit tube en pompant le fluide à travers ce tube» 4. Procédé selon la revendication 3» caractérisé en ce que ledit tube est en matériau élastique et en ce qu'on réduit son diamè- 15 tre intérieur en l'étirant suivant sa longueur. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce qu'on maintient ledit tube à l'état étiré quand ledit débit a pris la valeur désirée. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par ailleurs 20 aa ce qu'on maintient ledit tube à l'état étiré quand ledit débit a pris la valeur désirée. 7. Procédé selon la revendication 3» caractérisé en ce qu'on pompe du fluide à travers ledit tube par occlusion imprimée audit tube en progressant suivant sa longueur dans le sens de circulation 25 de fluide à travers le tube. 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on pompe du fluide à travers ledit tube par occlusion imprimée audit tube en progressant suivant sa longueur dans le sens de circulation du fluide à travers le tube. 30 9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'on pompe du fluide à travers le tube par occlusion imprimée audit tube en progressant suivant sa longueur dans le sens de circulation du fluide à travers le tube. 10. Appareil permettant d'établir le débit désiré à travers un 35 tube, caractérisé en ce qu'il comporte m moyen propre à faire circuler du fluide dans ledit tube et un moyen propre à réduire le diamètre intérieur dudit tube, si le débit dans ce dernier dépasse la valeur désirée, tout en surveillant le débit du tube jusqu'à ce qu'il prenne la valeur désirée. 40 11. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que 70 25462 2051721 ledit tube est en matériau élastique et en ce que ledit moyen, propre à réduire son diamètre intérieur est un moyeu permettant d'étirer ledit tube suivant sa longueur. 12. Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que 5 ledit moyen propre à faire circuler du fluide à travers ledit tube est un moyen propre à pomper du fluide à travers le tube. 13. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit tube est en matériau élastique et en. ce que ledit moyen propre à réduire son diamètre intérieur est un moyen propre à étirer 10 ledit tube suivant sa longueur. 14. Appareil selon la r evenàication 11, caractérisé encore en. ce qu'il comporte un moyen propre à maintenir ledit tube à l'état étiré quand ledit débit a pris la valeur désirée. -15. Appareil selon la revendication 13^ caractérisé en ce qu'il 15 comprend encore un moyen propre à maintenir ledit tube à l'état étiré quand ledit débit a pris la valeur désirée. 16. Appareil selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit moyen propre à pomper du fluide à travers ledit tube est un moyen propre à occlure ledit tube en progressant suivant sa longueur 20 dans le sens de circulation du fluide à travers le tube. 17. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit moyen propre à pomper du fluide à travers ledit tube comprend un moyen propre à occlure ledit tube suivant sa longueur en progressant dans le sens de circulation du fluide à travers le tube. 25 18. Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que ledit moyen propre à pomper du fluide à travers le tube est un moyen propre à occlure ledit tube en progressant suivant sa longueur dans le sens de circulation du fluide à travers le tube.