Brevet FR2241061A1 — publié le 19750314

La présente invention concerne des dispositifs doseurs de fluides. Le dispositif selon l'invention comprend un carter à l'intérieur duquel un piston exécute un.mouvement alternatif rec internes tiligne et dont les faces/définissent une pluralité de chambres de pompage avec les faces externes du piston, lequel est formé de deux parties déplaçables l'une relativement -# l'autre dans la direction du mouvement alternatif précité et sollicitées par des moyens élastiques qui tendent à les écarter l'une de l'autre, mais conformées de façon à être limitées dans leur mouvement relatif, le carter étant muni de moyens de butée réglables agencés de façon à limiter le mouvement de l'une des parties du piston relativement à lui au niveau de ltzme des chambres afin que la course du mouvement; alternatif de cette partie soit inférieure à celle du mouvement alternatif de l'autre partie. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, #représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution le ce dispositif. L'unique figure est une vue en coupe axiale d'un dispositif doseur pour rein artificiel. Ce dispositif, qui est utilisé dans un groupe d'hémodia- lyse d'un rein artificiel, est désigné par la référence générale 10. Il constitue une pompe qui envoie séparément à un réservoir commun (non représenté) une certaine quantité d'eau et une certaine quantité d'une solution concentrée à chaque cycle du mouvement alternatif rectiligne-(l'unsystème de piston désigné par la référence générale Il à l'intérieur d'un carter 12.Le rapport entre les volumes respectifs d'eau et de solution concentrée débités à chaque cycle est déterminé par les volumes de liquide refoulés respectivement/# première partie 13 et une seconde partie 14 du système de piston 11 dans trois chambres 15, 16 et# qui contiennent de l'eau et dans une chambre 18 qui contient la solution concentrée lorsque llappareil est en marche. On peut faire varier ce rapport en modifiant la position# Itun élément de butée 19, dont la face de butée 20 est tournée vers la seconde partie 14 dans la chambre 18. Le carter 12 est formé principalement de deux moitiés 21 et 22 en forme de godets, assemblées par leurs bords annulaires 23 et 24 avec interposition d'une bague de centrage et d'étan chélté 25. Les deux moitiés sont maintenues assemblées par plusieurs boulons etieurs écrous, dont deux 26 et 27 sont visibles sur le dessin.Chaque moitié de carter présente un épaulement sur sa face externe et sur sa face interne, les faces internes de petit diamètre coopérant avec un prolongement de petit diamètre 28 de la partie 13 du piston et la partie 14 de ce dernier pour définir des chambres 15 et 18 tandis que les faces internes de grand diamètre coopèrent avec le corps de grand diamètre 29 de la partie 13 pour définir des chambres 16 et 22. La communication entre les chambres 16 et 17 à l'intérieur du carter 12 est inter rompue par deux å oints annulaires 30 et 31 montés dans des rai- nures respectives formées dans les faces internes des bords annulaires 23 et 24.Chaque joint annulaire a une section en forme de TI dont la base est tournée vers la bague 25, de sorte que lorsque la chambre respective 16 ou 17 est soumise à la pression du fluide, le joint est pressé contre le fond de la rainure dans laquelle il est logé et contre la face de révolution du corps 29 de la partie 13 du piston. Le système de pison 11 n'est nulle part en contact avec les faces internes du carter 12, mais il est supporté par les joints 30 et 31 et par deux système de joints plus petits mais similaires 32 et 33 près de l'endroit où les zones de plus petit diamètre intérieur des deux moitiés de carter 21 et 22 débouchent dans les zones de plus grand diamètre intérieur, le prolongement 28 de la partie 13 coulissant dans le système de joints 32, tandis que la partie 14 coulisse dans le système 33. Ce dernier délimite avec la partie de piston 14, la zone de plus petit diamètre intérieur de la moitié de carter 22, un bouchon fixe 34 muni diun alésage et l'élément de butée 19 la chambre 18. Etant donné que le volume de solution alternatif de bité par la chambre 18 à chaque cycle de mouvement alternatif de la partie 14 du piston Il doit être déterminé uniquement par la course de ce mouvement, le système détanchéité 33 est conformé et disposé de façon à rester fixe à l'intérieur de la moitié 22 du carter.Pour obtenir ce résultat, il est prévu de placer le système 33 entre un épaulement 35 de la face interne de la moitié de carter 22 et un circlip 36 monté dans la rainure de ladite moitié, ledit système étant Gonstitué par deux joints annulaires à section en U, dont les bases respectives sont séparées l'une de l'au tre par une bague d'étanchéité, l'ouverture du profil en U d'un des joints étant séparée du circlip 36 par une autre bague d'étanchéité, tandis que celle du profil en U de l'autre joint est tournée vers la chambre 18.La chambre 15 communique avec la chambre 16 par l'intermédiaire d'un canal 37 formé dans la paroi de la moitié 21 du carter, mais, pour des ralsons de commo- dité de fabrication, le système d'étanchéité 32 est conformé et disposé de la même manière que le système 33. Lorsque l'appareil est en marche, de l'eau sous pression est envoyée alternativement aux chambres 16 et 17 en passant par les orifices respectifs 38 et 39, ces orifices étant reliés à une valve de distribution non représentée qui relie alternativement une source d'eau sous pression aux orifices 38 et 39 et, en même temps, alternativement à un réservoir non représenté, de sorte que lorsque l'orifice 38 est relié à la source, de l'eau sous pression pénètre dans les chambres 15 et 16 et le piston Il est repoussé vers la droite de la figure et l'eau-contenue dans la chambre 17 est refoulée par l'orifice 39 vers le réservoir, tandis que lorsque l'orifice 39 est relié à la source, de liteau sous pression arrive dans la chambre 17 et le piston est repoussé vers la gauche de la figure, et l'eau contenue dans les chambres 15 et 16 est refoulée vers le réservoir en passant par l'orifice --38. Le corps 29 de la partie 13 du piston possède un alésage central 40 dans lequel est montée avec un ajustement glissant la tête cylindrique creuse 41 de la partie 14 du piston. Cette tête 41 a un plus grand diamètre que le reste de la partie 14, qui coulisse à travers le système d'étanchéité 33, de sorte qu'il se forme un épaulement annulaire 42 sur la partie 14.Cet épaulement vient buter contre une couronne d'arntt 43, fixée au corps 29 peur des vis 44, sous l'action d'un ressort de compression hélicoïdal #, sauf lorsque la partie 14 se trouve en contact avec la butée 19 dans la chambre 18. Ire ressort 45 est comprimé entre le fond de l'alésage 40 et un épaulement annulaire à l'intérieur de la tette creuse 41 de la partie de piston 14. L'espace formé par l'ieterieur de la tete 41 et l'alésage 40 communique avec la chambre 17 par un canal axial 46 et un canal transversal 47 qui coupe ledit alésage dans la partie 14. Il est disposé de façon à rester en communication avec la chambre 17 quelle que soit la position de réglage de l'élément de butée 19. Une conséquence de la communication de la chambre 17 avec cet espace à l'intérieur du piston Il est que le volume d'eau admis ou refoulé à travers orifice 39 varie avec la position de réglage de l'élément de butée 19, étant donné que cette position détermine l'étendue du mouvement relatif des parties 13 et 14 du piston, la partie 13 étant déplaçable vers la droite contre la force du ressort 45 lorsque la partie 14 est arrêtée par l'élé- ment de butée 19.Toutefois, la plage de ces variations est si étroite par rapport aux volumes refoulés par la partie 13 que l'effet peut en etre toléré.'l'avantage de la coinniunication établie entre la chambre 17 et l'espace contenant le ressort 45 est par contre qu'il est inutile d'essayer de maintenir une étanchéité aux gaz entre les parties de piston 13 et 14-qui se déplacent l'une relativement à l'autre. Chaque fois que la partie 14 vient en contact avec l'élément de butée 19, elle ne peut continuer son déplacement vers la droite relativement au carter 12, car la butée 19 est formée à une extrémité d'une tige filetée 48, dont le filetage 49 coopère avec untrou taraudé 50 qui traverse un bouchon 34 immobilisé à l'aide de vis non représentées dans la seconde moitié 22 du carter. Un joint étanche aux fluides est prévu entre l'élément de butée 19 et une partie élargie de l'alésage 50, dans laquelle l'élément 19 est monté avec un ajustement glissant. Ce joint est constitué par une bague de caoutchouc non représentée, logée dans une gorge formée sur la face périphérique de l'élément. On peut modifier la position de la face de butée 20 en vissant ou en dévissant la tige filetée 48 dans le bouchon 34. Ceci peut s'effectuer manuellement en faisant tourner un bouton en forme de cuvette 51 relié à la tige filetée par les moyens ciaprès. L'extrémité extérieure de la tige filetée 48 pénètre dans un logement formé sur la face interne 52 du fond du bouton 51 et une rainure diamétrale est prévue sur la face en bout 53 à l'ex- trémité extérieure de la tige 48 pour permettre de régler cette dernière avant de monter le bouton 51. Une bride annulaire 54, formée à l'extrémité extérieure du bouchon, et un mécanisme de verrouillage désigné par la référence générale 75 sont protégés par le bouton 51. Te mécanisme de verrouillage 55 comprend une plaquette de verrouillage fixe 56, qui est une rondelle plate de métal disposée coaxialement à la tige filetée 48 et immobilisée en rotation relativement à l'axe de cette dernière au moyen de deux goupilles métalliques passant à travers des trous sommés dans la plaquette 56 et dans des trous formés dans le bouchon. Unede ces goupilles est représentée et désignée par la référence 57.#our serrer le bord intérieur de la plaquette 56 ou glisser sur ce bord, le mécanisme de verrouillage 55 comprend une première et une seconde bague de blocage, respectivement 58 et 59, qui sont montées sur la tige 48.Le bouton 51 est fixé à la secondé bague 59 au moyen de deux vis à tête ronde (non representées). La première bague de serrage 58 est détalonnée sur le pourtour extérieur d'une de ses faces jusqu'à une profondeur axialelégèrement inférieure à l'épaisseur de la plaquette fixe 56 et cette dernière est logée dans ce détalonnage. Ta seconde bague de serrage 59 a une face annulaire plate dont le pourtour extérieur porte contre la plaquette 56, comme le montre la figure. La bague 59 est fixée sur la tige 48 au moyen de vis sans tette et la bague 58 est montée sans serrage entre la bague 59 et un circlip 60 engagé dans une gorge de la tige filetée 48.Deux vis 61 traversent avec un certain jeu deux trous formés dans la #bague 59 et se vissent dans deux taraudages de la bague 58. Ires têtes de ces vis 61 sont accessibles par des trous appropriés ménagés dans le fond du bouton 51 pour la prise d'un outil de vissage Ces têtes sont en contact avec la face annulaire de la bague 59 qui est éloignée de la bague 58 et-on peut done, en serrant les vis 61, serrer la plaquette 56 entre les deux bagues de blocage.Lorsque les-vis61 sont serrées, le mécanisme de verrozillage 55 est en position verrouillée et, ni la tige 48, ni le bouton 51 lie peuvent tour Lorsque les vis 61 sont desserrées et que les bagues 58 et 59 peuvent glisser contre la plaquette 56, le bouton peut tourner pour modifier la position de la face de butée 20, la tige 48 et les bagues 58 et 59-tournant avec lui. Ires deux goupilles mentionnées plus haut, dont l t une est désignée par la référence 57 servent aussi de butées pour définir les points ext;r & es d'une plage de rotation de la tige filetée 48, et, de ce fait, les points extrêmes de la plage de réglage de la position de la face 20. Une autre goupille métallique non représentée est engagée- dans un trou radial formé dans la bague 59 et saille vers l'extérieur au-delà de la distance radiale entre les deux goupilles précitées et l'axe de la tige filetée 48. En conséquence, la rotation de la tige 48 est limitée à l'angle balayé par la goupille saillante entre ses deux positions extrêmes où elle se trouve en contact avec l'une ou l'autre des goupilles 57 qui portent la plaquette 56.Si on le désire, on peut swoprimer une de ces deux goupilles, de sorte que l'angle décrit par la goupille rarliale entre ses deux positions de contact avec l'un et l'autre cté de la goupille 57 est approximativement de 3600. Pour matérialiser la relation entre la rotation du bouton 51 et son effet de déplacement de l'élément de butée 19, il peut être prévu une échelle graduée sur le bord 62 de la face cylnndrique externe du bouton 51 et un repère fixe sur la partie adjacente de la moitié 22 du carter ou vice versa. Le déplacement de l'éliment de butée 19 provoque une modification des volumes maximal et minimal de la chambre 18, valeurs entre lesquelles oscille le volume de ladite chambre lorsque la partie 14 du piston exécute son mouvement alternatif rectiligne. Lorsque l'élément de butée 19 est réglé à la limite de son déplacement vers la gauche de la figure, ces volumes maximal et minimal ont leur valeur la plus réduite, et la partie 13 du piston continue à se déplacer vers la droite après que la partie 14 a été arrêtée par l'élément 19. Lorsque ce dernier est réglé à la limite de son déplacement vers la droite de la figure, les volumes maximal et minimal de la chambre 18 ont leur plus grande valeur et les parties 13 et 14 se déplacent de concert tout au long de chaque cycle de mouvement alternatif rectiligne du piston 11, la partie 14 n1 étant pas arrêtée par l'élément de butée 19. Dans chaque cycle de mouvement alternatif du piston Il une quantité de solution concentrée est admise sous pression dans la chambre 18 où elle entre par un orifice 63 pendant que le volume de la chambre passe du minimum au maximum, et cette quantité est ensuite refoulée par 11 orifice de sortie 64, lorsque le volume, de maximal, redevient minimal. La solution concentrée provint d'une source non représentée, qui communique avec l'orifice d'entrée 63 par un clapet de non retour,et elle quitte 11 orifice de sortie 64 pour culer au réservoir mentionné plus haut en passant par un autre clapet de non retour. Ces clapets peuvent étire montés dans les orifices 63 et 64. Le volume de solution concentrée envoyé au réservoir par la chambre 18 à chaque cycle de mouvement alternatif du piston Il est égal à la différence entre les anars maximale et minimale du volume de la chambre 18 pendant le cycle et ces dernières valeurs sont réglées par la position de l'élé- ment de-butée 19. Comme il a été dit plus haut, la modification du volume d'eau envoyé au réservoir par la chambre 17, qui est due aux modifications de la position de l'élément 19 est négligeable et, en conséquence, le volume d'eau débité par le dispo sitif doseur 10 peut être considéré comme constant.Néanmoins, les changements du volume de solution concentrée débité par la chambre 18 qui résultent des modifications de la position de l'élément 19 sont importants, et lton peut ainsi, en réglant la position de ltélément 19 régler le rapport des volumes respectifs dé solution concentrée et d'eau envoyés au réservoir par le dispositif selon Itinvention à chaque cycle du mouvement alternatif du piston. Il est- évidemment pratique de calibrer l'échelle graduée sur le bord 62 du bouton en termes de proportion de solution concentrée pour l7eau débitée à chaque cycle. Pour l'hémodialyse, il surfit d'un déplacement de l'élément de butée-19 qui donne une plage de variation de -5% à +5% du vo lume de solution concentrée, ce qui correspond à une-variation totale de 0,16% du volume de la chambre 17. R#END ICATIONS .Dispositif doseur de fluides, caractérisé en ce qu'il comprend un carter à l'intérieur duquel un piston exécute un mouvement alternatif rectiligne et dont les faces internes défimissent une pluralité de chambres de pompage avec les faces externes du piston, lequel est formé de deux parties déplaçables l'une relativement à l'autre dans la direction du mouvement al ternatif précité et sollicitées par des moyens élastiques qui tendent à les écarter l'une de l'autre, mais conformées de façon à être limitées- dans leur mouvement relatif, le carter étant muni de moyens de butée réglables agencés de façon à limiter le mouvement de l'une des parties du piston relativement à lui au niveau de l'une des chambres -afin que la course du mouvement alternatif de cette partie soit inférieure à celle du mouvement alternatif de l'autre partie. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le carter est un cylindre épaulé comportant une partie de plus grand-diamètre, dans laquelle la première partie du piston exécute un mouvement alternatif rectiligne et qui présente à ses extrémités opposées deux orifices par lesquels un fluide peut entre introduit alternativement pour provoquer ledit mouvement alternatif, et une partie de plus petit diamètre, munie d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie, dans laquelle la seconde partie du piston exécute un mouvement alternatif rectiligne, en ce que la première partie du piston présente un alésage central dans lequel la seconde partie du piston peut exécuter un mouvement axial relativement à la première partie, en ce que les moyens élastiques tendent à repousser la seconde partie du piston vers l'extérieur de l'alésage, en ce que des moyens sont prévus pour limiter ce déplacement vers 1' extérieur, et en-ce que les-moyens de butée réglables limitent le mouvement alternatif--de la seconde partie du piston à l'intérieur de la partie de plus petit diamètre du cylindre, de façon à diminuer la course du mouvement de la seconde partie du piston relativement à la première partie. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première partie du piston présente, dans l'alignement de son alésage central et à l'opposé de ce dernier, un prolongement de plus petit diamètre qui s'étend dans une zone de plus petit diamètre du cylindre, zone dont l'extrémité éloignée de la partie de plus #grand diamètre du cylindre communique par un passage avec ltextrémité adjacente de cette dernière. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que chacune des parties de différents diamètres du piston coopère avec des joints d'étanchéité placés contre les faces cylindriques internes du carter. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les moyens de butée réglable comprennent une tige filetée disposée coaxialement à la seconde partie du piston et qui se visse dans une pièce fixe relativement au carter.