Brevet FR2233544A1 — publié le 19750110

La présente invention concerne un distributeur de courants gazeux à partir d'une source de gaz sous pression, comportant une entrée pour le gaz, reliée à une chambre commune d'entrée, au moins deux sorties pour les courants distribués, reliées chacune à une chambre de sortie, un obturateur apte à établir simultanément une mise en communication réglable ou une obturation entre la chambre d'entrée et chacune des chambres de sortie, et un organe de commande de l'obturateur. Lorsque l'on utilise un distributeur de ce type, à savoir un distributeur permettant d'obtenir un réglage simultané des débits d'au moins deux courants gazeux au moyen d'un organe de commande unique, il est souvent souhaitable de pouvoir ajuster avec une grande précision le débit d'au moins un des courants distribués par rapport au débit d'un des autres, par exemple pour-les rendre rigoureusement égaux. En outre, ces conditions sont souvent obligatoires dans des appareils distribuant des courants gazeux dont les débits doivent être réglables dans une large gamme, avec une valeur minimale très faible. Tel est le cas entre autres des distributeurs mis en oeuvre pour alimenter en gaz un oscillateur pneumatique dont la fréquence doit varier en fonction du débit des courants gazeux d'alimentation et qui est utilisé pour la commande des cycles respiratoires d'un appareil de respiration artificielle. Jusqu'à présent, la réalisation de tels distributeurs s'est heurtée à de grandes difficultés, surgissant notamment lorsque l'on désire élaborer un accouplement réglable suffisamment précis entre les obturateurs de vannes classiques du type à clapet, à pointeau, à pistons et autres. On nta pu ainsi obtenir que les débits des courants gazeux délivrés soient réglables avec la précision souhaitable dans le type d'application mentionné plus haut ou dans des applications analogues, pour lesquelles les mêmes conditions doivent être remplies. Le but de la présente invention est de remédier à ces dif ficultés, et à cet effet elle a pour objet un distributeur-de courants gazeux du genre mentionné plus haut, caractérisé en ce que l'obturateur est constitué d'une tige ajustée à coulissement doux dans des orifices calibrés ménagés dans des organes de guidage séparant la chambre d'entrée de chacune des chambres de sortie, les parties de la tige qui pénètrent dans lesdits orifices comportant chacune une entaille adaptée à constituer un passage calibré de communication entre la chambre d'entrée et la chambre de sortie correspondante, et en ce que l'un au moins des organes -de guidage est associé à des moyens de réglage adaptés à en ajuster la position, suivant l'axe de la tige, par rapport à la position d'un autre desdits organes de guidage, demeurant fixe. Bien entendu, par l'expression "tige ajustée à coulissement doux dans les orifices calibrés" on désigne une tige adaptée à obturer lesdits orifices sans aucune fuite lorsque les entailles qu'elle comporte sont situées en dehors de ces orifices, mais avec un frottement réduit. Par ailleurs, les entailles ont naturellement une forme telle que la section de passage qu'elles offrent aux courants gazeux lorsqu'elles se trouvent au niveau des orifices puisse varier en fonction du positionnement axial de la tige. Lorsque la tige est maintenue dans une position déterminée par rapport audit organe de guidage demeurant fixe, on peut actionner les moyens de réglage mentionnés plus haut, de façon à ajuster la position, suivant l'axe de la tige, de l'un au moins des organes de guidage, de sorte que les débits des courants gazeux traversant l'organe de guidage fixe d'une part et l'organe de guidage à position ajustable d'autre part soient exactement dans un rapport prédéterminé, par exemple un rapport de 1/1. Ces moyens de réglage peuvent être actionnés en fonction de l'indication fournie par des débitmètres, par exemple du genre rotamètre, branchés sur les sorties correspondantes. De préférence, la tige d'obturateur est cylindrique de révolution et les entailles sont formées en biseau. En d'autres termes, dans la zone de ces entailles, la tige d'obturateur comporte une surface plane inclinée sur son axe. Cette disposition présente 11 avantage de permettre un réglage très fin des débits, en prévoyant une entaille très peu inclinée sur l'axe, un déplacement axial relativement important de la tige étant alors nécessaire pour obtenir une variation assez limitée des débits. Avantageusement, les moyens de réglage de l'organe de guidage à position ajustable comportent une bague solidaire de cet organe et vissable de l'extérieur suivant l'axe de la tige. Ainsi, par vissage ou par~dévissage de la bague, il est possible de modifier la position de l'organe de guidage à position ajustable suivant la direction de l'axe de la tige, par rapport à la position d'un organe de guidage demeurant fixe. Selon un mode de réalisation préférentiel, la bague est vissée à l'une des extrémités du distributeur et porte coaxialement avec la tige une sortie de courant gazeux. Cette disposition rend très facile le vissage ou le dévissage de la bague. De préférence, cette bague est pourvue d'une encoche débouchant à sa périphérie et. d'une vis accessible de l'extérieur, traversant l'encoche ainsi qu'un trou- percé dans la partie de la bague située entre cette encoche et l'extérieur, et assujettie dans un taraudage prévu derrière l'encoche, c'est-à-dire dans l'autre partie de la bague. Cette vis permet de soumettre à une contrainte axiale la partie périphérique de la bague située entre l'encoche et l'exté- rieur, c'est-à-dire entre l'encoche et la tette de la vis, après que l'on a amené la bague dans la position axiale voulue, ce qui en assure-alors le blocage Un distributeur selon l'invention est encore caractérisé en ce qu'il comporte un organe élastique de rappel comprimé entre une butée fixe et la tête d'un piston solidaire d'une des extrémités de la tige, l'organe de commande de l'obturateur étant constitué d'une vis accessible de l'extérieur et dont l'ex- trémité prend appui ar la face frontale de la tête du piston. Grâce à cet organe élastique, le contact entre la face frontale de la tête du piston et ltextrémité de la vis accessible de l'extérieur est assuré en permanence, ce qui permet d'établir une relation univoque entre la rotation de la vis et la position axiale de la tige d'obturateur, aussi bien lorsque l'on tourne cette vis dans un sens tel que les débits des courants gazeux fournis par le distributeur sont augmentés que lorsqu'on la tourne en sens inverse pour diminuer ces débits. De préférence, ltextrémité de la vis prenant appui sur la face frontale de la tête du piston est élaborée sous la forme d'une portion de sphère. Etant donné que la tige de 1'obturateur doit être solidaire du piston, cette disposition évite que la rotation de la vis entraîne par frottement une rotation du piston et par suite une rotation de la tige, ce qui pourrait avoir pour conséquence une usure rapide des orifices des organes de guidage par suite du frottement des arêtes des entailles en biseau sur leur surface interne. La présente invention a enfin pour objet un dis-positif de commande d'un appareil de respiration artificielle comportant un oscillateur à fréquence variable pour la commande des cycles respiratoires, et un distributeur adapté à délivrer à l'oscillateur des courants gazeux sous des débits égaux mais réglables, caractérisé en ce que le distributeur est élaboré conformément aux indications qui précèdent. Un mode de réalisation de l'invention est représenté à titre d'exemple nullement limitatif en référence aux figures du dessin annexé dans lequel La figure 1 est en vue en coupe axiale d'un distributeur de courants gazeux conforme à l'invention La figure 2 est en vue partielle en coupe axiale montrant une position relative d'un organe de guidage et d'une entaille de la tige d'obturateur telle qu'un courant gazeux puisse traverser l'orifice de l'organe de guidage ; et La figure 3 représente schématiquement un dispositif de commande d'un appareil de respiration artificielle faisant application d'un distributeur conforme à l'invention. Le distributeur de courants gazeux représenté à la figure 1 comporte un corps creux de forme générale cylindrique 1, dans lequel est montée suivant son axe une tige d'obturateur 2 ayant la forme générale d'un cylindre de révolution. Par sa partie -centrale d'une part et par son extrémité libre d'autre part, la tige 2 est ajustée à coulissement doux dans des orifices cali brés, respectivement 3 et 4, ménagés dans des organes de guidage, respectivement 5 et 6. Avantageusement, la tige d'obturateur est en acier poli ou en bronze, tandis que les-organes de guidage 5 et 6 sont en matière plastique résist#ante, à faible coefficient de frottement, par exemple en PTFE. Dans sa partie centrale, la tige d'obturateur 2 comporte une entaille en biseau 2a et à son extrémité libre une entaille en biseau 2b. Ces entailles présentent un plan légèrement incliné sur l'axe de la tige 2, suivant un angle d'environ 7 ; l'extrémité de la tige d'obturateur opposée à son extrémité libre est engagée à force dans un évidement axial 7 pratiqué dans un corps de piston 8 dont la tete 9 est pourvue à sa périphérie d'une gorge 10 recevant un joint torique d'étanchéité 11, le piston étant monté coulissant-dans un évidement axial 12 du corps, de forme générale cylindrique. Cet évidement constitue une chambre commune d'entrée dans laquelle débouche un raccord d'entrée 13 fixé latéralement sur le corps 1 du distributeur. L'extrémité du corps 1 qui est située du côté de la tête 9 du piston est obturée par un bouchon 14 vissé sur le corps et pourvu axialement d'un taraudage dans lequel est ajustée une vis 15 constituant un organe de commande de l'obturateur 2. L'étanchéité est assurée à la périphérie de la vis par un joint souple 16, par exemple en caoutchouc. L'extrémité de la vis 15 qui pénètre dans l'évidement cylindrique 12 est destinée à venir en permanence au contact de la face frontale 17 de la toute 9 du piston et, afin de diminuer les frottements entre les deux surfaces en contact, l'extrémité de la vis est élaborée sous la forme d'une portion de sphère 18. La partie de l'évidement 12 comprise entre la face frontale 17 de la tête du piston et le bouchon 14 communique avec l'extérieur par un trou évent 19 traversant le corps 1 à proximité du bouchon. L'organe de guidage 5 est serti dans un logement annulaire d'extrémité 20 d'un manchon d'étanchéité 21 comportant un évidement central 22. Cet évidement constitue une première chambre de sortie communiquant par un passage radial 23 du manchon et par un passage radial 24 du corps 1 avec un premier raccord de sortie de courant gazeux 25, par exemple en matière plastique. Le manchon 21 est lui-méme assujetti dans un évidement 26 du corps, pratiqué dans le prolongement de l'évidement 12 ; son extrémité, sertie sur l'organe de guidage 5, est fermement appliquée contre le fond 27 de l'évidement 26 grace à une bague de serrage 28 vissée dans le corps Cette bague 28 ainsi que le manchon 21 sont traversés axialement par un canal, respectivement 29 et 30, destiné à permettre le passage sans frottement de la tige d'obturateur 2. L'étanchéité entre le manchon 21 et la tige d'obturateur 2 est assurée par un joint torique 32, et l'étanchéité entre la périphérie du manchon et l'évidement 26 par deux joints toriques 33 et 34 disposés de part et d'autre du passage radial 23. Quant à l'organe de guidage 6, il est serti dans un logement annulaire d'extrémité 35 d'une bague filetée 36 vissable de l'extérieur dans un taraudage 37 pratiqué dans la partie extrême d'un évidement cylindrique d'extrémité 38 du corps. Cette bague constitue un moyen de réglage permettant d'ajuster la position axiale de l'organe de guidage 6 par rapport à celle, fixe, de l'organe de guidage 5. La bague 36 comporte elle-même un évidement central 39 constituant une deuxième chambre de sortie et dans lequel débouche un deuxième raccord de sortie 40 dirigé suivant l'axe de la tige d'obturateur 2 et pouvant être identique au premier raccord de sortie 25. L'étanchéité entre le pourtour non fileté de la bague 36 et la paroi périphérique intérieure de 1'évidement cylindrique 38 est assurée par un joint torique 41. Afin de faciliter le vissage de la bague 36, on a prévu un alésage 42 adapté à recevoir l'extrémité tournante d'un outil de vissage#quelconque. Par ailleurs, la bague est pourvue d'une encoche 43 débouchant à sa périphérie, à savoir sur le taraudage#37, et d'une vis de blocage 44 traversant l'encoche ainsi qu'un trou 45 percé dans la partie de la bague située entre l'encoche et l'extérieur, cette vis étant ajustée dans un taraudage 46 prévu dans l'autre partie de la bague. Enfin, dans l'évidement 12 du corps du distributeur est disposée une butée 47, fixée par exemple par engagement à force dans un évidement cylindrique 48 du corps 1. Un organe élastique de rappel constitué par un ressort hélicoldal 49 est comprimé entre un épaulement 50 de la butée 47 et la tête 9 du piston. Ce ressort est engagé pratiquement sans jeu sur le corps 8 du piston ainsi que sur un prolongement coaxial 51 de la butée 47. Cette butée est traversée d'un canal axial 52 pour le passage de la tige d'obturateur 2 et ménageant autour de cette tige un passage annulaire 53. Ainsi, on voit que l'évidement 12 constituant une chambre commune d'entrée communique avec l'évidement cylindrique 48 par le passage annulaire 53. Par ailleurs, la communication entre la chambre d'entrée 12 et l'évidement cylindrique d'extrémité 38 est assuréepar un canal cylindrique longitudinal 54 pratiqué dans le corps 1. Pour mettre en fonctionnement le distributeur qui vient d'être décrit on procède de la manière suivante Lorsque. le piston 8-9 ainsi que la tige d'obturateur 2 occupent les positions représentées à la figure 1 le plan incliné des entailles en biseau 2a et 2b ne débouche pas en amont des organes de guidage 5 et 6, c'est-à-dire respectivement ni dans l'évidement 48 ni dans l'évidement 38, et la tige 2 obture complètement les orifices calibrés 3 et 4. Par suite, le gaz sous pression introduit dans le distributeur par le raccord d'entrée 13 ne peut s'échapper par les sorties 25 ou 40. Avant d'utiliser le distributeur pour obtenir sur les sor ties 25 et 40 des courants gazeux avec un débit bien déterminé, il peut être souhaitable d'ajuster la position de organe de guidage 6 par rapport à l'organe de guidage fixe 5, considéré comme référence. A cet effet, on fait tourner la vis 15 de façon à permettre le coulissement du piston 8-9 sous l'action du ressort de rappel 49, suffisamment pour que le plan incliné des entailles 2a et 2b débouche dans les évidements 48 et 38. Le gaz sous pression, par exemple de l'air comprimé introduit dans le distributeur par#l'entrée 13, et pénétrant dans la chambre commune d'entrée 12, peut alors s'échapper du distributeur par la première sortie 25 en empruntant le passage annulaire 53, l'évidement 48, le passage calibré ménagé entre le plan incliné de l'entaille 2a et la paroi de l'orifice calibré 3 (voir figure 2), l'évidement central 22 constituant la première chambre de sortie, et enfin les passages radiaux 23 et 24. Il peut d'autre part s'échapper par la deuxième sortie 40 en empruntant le canal longitudinal 54, l'évidement 38, le passage calibré ménagé entre le plan incliné de l'entaille 2b et la paroi de l'orifice calibré 4, pour arriver finalement dans l'évidement central 39 constituant la deuxième chambre de sortie. La vis de blocage étant alors désserrée, on fait tourner la bague filetée 36, à l'aide d'un outil quelconque, dont une extrémité tournante est engagée dans l'alésage 42, jusqu'à ce que les débits des courants gazeux délivrés par les sorties 25 et 40 se trouvent dans le rapport predéterminé désiré, par exemple dans le rapport lJ1. Pour comparer ces deux débits de sortie, on peut utiliser un débitmètre de sensibilité adéquate, par exemple un rotamètre. Lorsque la bague 36 a atteint une position pour laquelle on constate l'égalité des débits délivrés par les sorties 25 et 40, on serre la vis de blocage 44. Ce serrage soumet la partie périphérique de la bague située entre l'encoche 43 et la tête de la vis à une légère flexion, de sorte que le filetage de la bague est appliqué avec une certaine force contre le taraudage 37 de l'évidement cylindrique d'extrémité 38 Il en résulte un blocage efficace de la bague, et l'on peut alors relier les sorties 25 et 40 aux entrées de l'appareil que le distributeur est destiné à alimenter. Cet appareil peut être constitué par exemple d-'un oscillateur à éléments logiques pneumatiques 55 pouvant fournir à sa sortie 56 un courant gazeux impulsionnel à fréquence variable destiné à alimenter un appareil de respiration artificielle 57 (figure 3). Les débits des courants gazeux alimentant l'oscillater 55 doivent être rigoureusement égaux, ce qu'il est facile-d'obtenir grâce au distributeur décrit ci-dessus, et pouvoir titre réglés avec une grande précision à une valeur commune déterminée en fonction de la fréquence du courant gazeux impulsionnel obtenu sur- la sortie 56. Notamment, les oscillateurs de type connu sont élaborés pour pouvoir fournir un courant gazeux impulsionnel de commande d'un appareil de respiration artificielle, dont la fréquence puisse varier entre 6 et 60 cycles/mn, c'est-à-dire jusqu'à des valeurs notablement différentes de la fréquence du cycle respiratoire normal, qui est de 16 à 20 cycles/mn pour des adultes normaux. Pour ce faire, de tels oscillateurs doivent pouvoir être alimentéspar deux débits de courant gazeux rigoureusement' égaux mais pouvant varier dans un rapport important, par exemple de l à 10, entre 0,1 et 1 litre/mn,#ces débits étant destinés à remplir, à volume constant, des capacités de l'oscillateur. A la figure 3, on a en outre représenté schématiquement une bouteille d'air comprimé 58 reliée par l'intermédiaire d'un détendeur-, non représentés au raccord d'entrée 13 du distributeur, de sorte que de l'air comprimé, sous une pression de, par exemple 3 bars, soit injecté dans la chambre commune d'entrée 12. Lorsque l'on désire augmenter la fréquence des cycles respiratoires, on fait tourner la vis 15 dans un sens tel que son extrémité de forme arrondie 18 se déplace en- direction du bouchon 14. Alors, l#-piston 8-9 recule sous l'action de son ressort de rappel 49, la face frontale 17 du piston restant constamment au contact de l'extrémité 18. Par suite, la tige d'obturateur 2 se déplace suivant son axe dans la même direction, ce qui, étant donnée l'inclinaison des entailles 2a et 2b, augmente la section des passages calibrés par lesquels l'air comprimé peut passer d'une part de l'évidement 48 dans la première chambre de sortie 22, d'autre part de l'évidement 38 dans la deuxième chambre de sortie 39.Au contraire, si l'on désire diminuer la fréquence des cycles respiratoires,on fait tourner la vis 15 dans le sens opposé, de sorte que le piston 8-9 s'éloigne du bouchon 14 à l'encontre de la force exercée par le ressort de rappel 49. La tige d'obturateur 2 se déplace alors dans la même direction suivant son axe, ce qui a pour effet de réduire la section des passages calibrés précités et par suite de diminuer les débits des courants gazeux délivrés sur les sorties 25 et 40. On note que la rotation de la vis 15 ne risque pas d'en tramer par frottement la rotation de la tgte 9 du piston ni, par suite, la rotation de la tige d'obturateur 2, du fait que la surface de contact entre la face frontale 17 et l'extrémité arrondie 18 est extrêmement réduite.On évite ainsi l'usure des orifices calibrés 3 et 4 qui pourrait se produire si la tige 2 tournait, par suite du frottement contre les parois de ces orifices, des arêtes des entailles 2a et 2b. Le distributeur représenté et décrit ne comporte que deux organes de guidage, mais on pourrait bien entendu prévoir un organe de guidage fixe et plusieurs organes de guidage à position ajustable, pour obtenir plus de deux sorties. Dans ce cas, on peut envisager des moyens quelconques pour régler la position des organes de guidage à position ajustable, par exemple un levier latéral accessible de l'extérieur et couplé à une bague pivotante sertie sur l'organe. On pourrait également envisager de conférer à la partie centrale de la tige d'obturateur, qui traverse un orifice calibré, un diamètre différent de celui de son extrémité libre, qui traverse l'autre orifice calibré, dans le cas par exemple où les deux débits délivrés devraient être très différents. De toute façon, comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Distributeur de courants gazeux à partir d'une source de gaz sous pression, comportant une entrée pour le gaz, reliée à une chambre commune d'entrée, au moins deux sorties pour les courants distribués, reliées chacune à une chambre de sortie, un obturateur apte à établir simultanément une mise en communication réglable ou une obturation entre la chambre d'entrée et chacune des chambres de sortie, et-un organe de commande de l'obturateur, caractérisé en ce que l'obturateur est constitué d'une tige ajustée à coulissement doux dans des orifices calibrés ménagés dans des organes de guidage séparant la chambre d'entrée de chacune des chambres de sortie, les parties de la tige qui pénètrent dans lesdits orifices comportant chacune une entaille adaptée à constituer un passage calibré de communication entre la chambre d'entrée et la chambre de sortie correspondante, et en ce que l'un au moins des organes de guidage est associé à des moyens de réglage adaptés à en ajuster la position, suivant l'axe de la tige, par rapport à la position d'un autre desdits organes de guidage, demeurant fixe. 2. Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige est cylindrique de révolution et en ce que les entailles sont formées en biseau. 3. Distributeur selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de réglage de l'organe de guidage à position ajustable comportent une bague solidaire de cet organe, vissable de l'extérieur suivant l'axe de la tige. 4. Distributeur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bague estavissée à l'une des extrémités du distributeur et porte, coaxialement avec la tige, une sortie de courant gazeux. 5. Distributeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un organe élastique de rappel comprimé entre une butée fixe et la tette d'un piston solidaire d'une des extrémités de la tige, l'organe de commande de l'obturateur étant constitué d'une vis accessible de l'extérieur et dont l'extrémité prend appui sur la face frontale de la tête du piston. 6. Distributeur selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite extrémité est élaborée sous la forme d'une portion de sphère. 7. Dispositif de commande d'un appareil de respiration artificielle comportant un oscillateur à fréquence variable pour la commande des cycles respiratoires, et un distributeur adapté à délivrer à l'oscillateur des courants gazeux sous des débits réglables, mais en rapport constant, caractérisé en ce que ledit distributeur est élaboré conformément à l'une quelconque des revendications précédentes. 8. Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport constant est égal à l'unité.