Brevet FR2531340A1 — publié le 19840210

Dispositif de dosage de gaz pour appareils médicaux" L'invention concerne un dispositif de dosage de gaz pour appareils médicaux avec utilisation de signaux de commande électriques. Ce dispositif de dosage de gaz peut être utilisé pour tous appa- reils médicaux dans lesquels sont présents des signaux de commande électriques Le débit de gaz utilisable dans ces appareils doit être réglable de 0,01 à 20 litres par minute. Un agencement connu pour le dosage et le mélange de gaz com- mandé électriquement comporte sur chaque arrivée de gaz en amont du lieu de mélange une soupape commandée Les soupapes utilisées sont des soupapes dont l'ouverture et la fermeture sont commandées, et dont l'importance du passage du gaz en position ouverte est connu en fonction de la différence de pression instantanée Celles-ci sont commandées électriquement par un régulateur qui comprend une partie calculateur. Sur chaque arrivée de gaz en amont de la soupape ainsi que sur le conduit commun du mélange 'de gaz est disposé un convertisseur de pression relié au régulateur En fonction des valeurs caractéristiques connues, des pres- sions mesurées ainsi que des valeurs imposées pour le débit et les propor- tions du mélange le régulateur commande le passage des soupapes avec une temporisation d'o résulte le dosage et le mélange souhaités (voir DE-AS 2 831 856). En cas d'utilisation avec un seul gaz, cet agencement serait certes utilisable comme un simple dispositif de dosage Pour obtenir le dosage, un calculateur rapide et coûteux serait nécessaire, pour intégrer le passage de gaz variable au cours de chaque impulsion; au cours de ce procédé dynamique, les impulsions de gaz comportent des régimes transitoires qui limitent la précision du dosage volumétrique. Le but de l'invention est de fournir un dispositif de dosage de gaz pour appareils médicaux dont le débit de gaz est indépendant de la pression à l'entrée et réglable dans les limites indiquées plus haut. A cet effet, selon l'invention, un amortisseur est relié à une source de gaz par des conduits adéquats aboutissant à une unité de dosage, par l'intermédiaire d'un détendeur, cet amortisseur étant relié, par l'inter- médiaire d'un étranglement, à une chambre de pression et étant relié en parallèle, par l'intermédiaire d'une voie d'une soupape d'inversion dont une autre voie constitue la sortie, à une chambre de mesure, la chambre de pression et la chambre de mesure étant connectées à un capteur de pression différentielle et les valeurs issues du capteur de pression différentielle commandant la soupape d'inversion par l'intermé- diaire d'une unité de commande. Le dispositif de dosage de gaz selon l'invention commande l'inversion par l'intermédiaire de la pression après le remplissage du volume de la chambre de mesure et assure, grâce à la comparaison avec la pression dans la chambre de pression, que d'éventuelles variations de pression dans le système n'influencent pas le volume de gaz et par conséquent le dosage La construction mécanique du dispositif est simple et réalisable avec des composants connus. La solution fournie par l'invention rend en outre possible, par juxtaposition d'unités de dosage qui se distinguent par leurs volumes mais qui pour le reste sont similaires, la couverture d'un domaine de dosage élargi de 0,01 à 20 litres/minute. L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques seront mises en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemples non limita- tifs, quelques formes de réalisation de ce dispositif de dosage de gaz: Figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif de dosage de gaz conforme à la présente invention; Figure 2 montre une autre forme de réalisation, avec sélection du domaine de dosage et commande manuelle de secours. Une source de gaz ( 1) alimente en gaz, par l'intermédiaire d'un détendeur ( 2), une unité de dosage ( 3) qui délivre le gaz dosé par une sortie ( 4) à l'utilisation Une unité de commande ( 5) commande l'unité de dosage ( 3) en fonction de signaux qu'elle reçoit de cette unité de dosage ( 3) et d'une unité ( 6) fournissant des valeurs de consigne. Une unité d'affichage ( 7) indique les valeurs réglées et les défauts de fonctionnement éventuels. A l'intérieur de l'unité de dosage, des conduits appropriés relient un amortisseur ( 8) au détendeur ( 2) et, par l'interméd Ikire d'un étrangle- ment ( 9), à une chambre de pression ( 10) En outre, une chambre de mesure ( 11) est reliée à l'amortisseur ( 8) par l'intermédiaire d'une soupape d'inversion ( 12), dans la position de repos de la soupape représentée au dessin, tandis que dans la position de travail de la soupape ( 12), celle- ci relie la chambre de mesure ( 11) à la sortie ( 4) par l'intermédiaire d'un étranglement ( 13) Un capteur de pression différentielle ( 14) est relié par des conduits de gaz d'une part à la chambre de pression ( 10) et d'autre part à la chambre de mesure (I 1), ce capteur ( 14) se trouvant encore relié, par une ligne transmettant des signaux électriques, à l'unité de commande ( 5) La soupape d'inversion ( 12) est commandée électrique- ment à partir de l'unité de commande ( 5). En cours de fonctionnement, le gaz à doser s'écoule depuis la source de gaz ( 1), en passant par le détendeur ( 2), l'amortisseur ( 8) et la soupape d'inversion ( 12), jusqu'à la chambre de mesure ( 11) qui est remplie à la pression de service Dans la chambre de pression ( 10) règne également, en cours de fonctionnement, la pression de service transmise au travers de l'étranglement ( 9) L'égalité des pressions dans la chambre de pression ( 10) et dans la chambre de mesure ( 11), détectée par le capteur de pression différentielle ( 14), provoque par l'intermédiaire de l'unité de commande ( 5) la mise en position de travail de la soupape d'inversion ( 12) Le gaz en provenance de la chambre de mesure ( 11) s'écoule alors en passant par l'étranglement ( 13), vers la sortie ( 4) et l'utilisation, et simultanément la pression dans la chambre de mesure ( 11) diminue Au moment o la différence de pressions qui en résulte et qui est détectée par le capteur de pression différentielle ( 14) atteint une valeur limite prédéterminée de la pression de service, l'unité de commande ( 5) ramène la soupape d'inversion ( 12) dans sa position de repos, et le même cycle peut se répéter. L'étranglement ( 9) évite que sous l'effet de l'à-coup de remplis- sage de la chambre de mesure ( 11), la pression dans la chambre de pre S- sion ( 10) ne tombe temporairement au-dessous de la pression de service et que le capteur de pression différentielle ( 14) ne détecte une égalité des pressions à une valeur de pression trop faible et -ne déclenche alors trop tôt la commande de la soupape ( 12). La quantité de gaz dosée à chaque cycle résulte du volume connu de la chambre de mesure ( 11) et de la différence de pressions connue L'unité 3 de commande ( 5) détermine la séquence des cycles de commutation en tenant compte des données introduites dans l'unité ( 6) fournissant les valeurs de consigne Le débit de gaz est, globalement, fonction du volume de la chambre de mesure, de la différence des pres- sions et de la fréquence de commande L'étranglement ( 13) retient la quantité de gaz délivrée par la chambre de mesure (I 1 l) à chaque cycle et assure un écoulement de gaz pratiquement continu vers la sortie ( 4) et l'utilisation. Dans l'agencement selon la figure 2, une vanne à plusieurs voies ( 15) est placée en aval de la source de gaz ( 1) et du détendeur ( 2) Dans la position de repos de la vanne ( 15), représentée au dessin, le gaz s'écoule en direction de la sortie ( 4) en passant par une soupape de réglage ( 16) actionnable manuellement et par deux débitmètres ( 17,18) connectés en série et ayant des domaines d'indication différents La vanne à plusieurs voies ( 15) est commandée par un interrupteur manuel ( 19) et par une unité de commande ( 20), branchés en série En cas de défaillance de l'unité de commande ( 20), la vanne à plusieurs voies ( 15) vient à sa posi- tion de repos montrée sur le dessin et permettant dans tous les cas un dosage par action manuelle L'ouverture de l'interrupteur manuel ( 19) permet aussi de faire intervenir à tout moment le fonctionnement manuel. Lorsquel'interrupteur manuel ( 19) est fermé, la vanne à plusieurs voies ( 15) en position de travail relie le détendeur ( 2) aux entrées d'une unité de dosage pour faibles débits ( 21) et d'une unité de dosage pour forts débits ( 22), montées en parallèle l'une avec l'autre et aussi avec la soupa- pe de réglage ( 16). Chacune des unités de dosage ( 21,22) correspond à l'unité de dosage ( 3) décrite précédemment, par sa structure et par sa fonction, mais ces unités de dosage ( 21,22) se différencient l'une de l'autre par le dimensionnement de leurs composants, en particulier celui de la cham- bre de mesure ( 11) et de l'étranglement ( 13) Ainsi le domaine de dosage global dépasse les limites de réglage fixées à l'une ou l'autre des unités de dosage Par exemple, chaque unité de dosage possède un domaine de réglage dont les valeurs limites sont dans un rapport de 1 à 100 L'unité de dosage pour faibles débits ( 21) peut ainsi fonctionner dans un domaine de débits compris entre 0,01 et 1 litre/minute, tandis que l'unité de dosage pour forts débits ( 22) fonctionne dans un domaine de débits compris entre 0,2 et 20 litres/minute L'unité de commande ( 20) comprend en outre les moyens fournissant les valeurs de consigne et les moyens d'affichage qui interviennent en fonctionnement normal et qui peuvent être reliés à un système de commande à distance dont cette unité est rendue dépen- dante L'unité de commande ( 20) est reliée aux deux unités de dosage ( 21, 22) et met en service l'une ou l'autre de ces unités de dosage Selon la programmation, le choix de l'unité de dosage ( 21 ou 22) mise en service peut être effectué par l'unité de commande ( 20) en fonction des valeurs de consigne, ou bien par une autre entrée. Les départs des unités de dosage ( 21,22) sont reliés à l'entrée du débitmètre ( 17) De là, le gaz traverse successivement les deux débit- mètres ( 17,18) pour parvenir à la sortie ( 4) Le débitmètre ( 17) a un domai- ne d'indication relativement bas correspondant à l'unité de dosage pour faibles débits ( 21), tandis que le débitmètre ( 18) a un domaine d'indication relativement haut adapté à l'unité de dosage pour forts débits ( 22) A tout instant, il est possible de lire l'indication de l'un des débitrmètres ( 17 ou 18), qui est celui dont le domaine d'indication correspond à l'unité de dosage ( 21 ou 22) qui se trouve précisément en action Les deux débit- mètres ( 17,18) constituent ensemble, pour le fonctionnement manuel, un appareil de mesure qui permet le réglage, et pour le fonctionnement automatique, un moyen de contrôle complétant la fonction d'affichage de l'unité de commande ( 20). Le dispositif de dosage de gaz selon 'l'invention s'applique aux appareils médicaux, par exemple pour mélanges de gaz d'anesthésie qui nécessitent un dosage précis et rapide dans un domaine de débits entre 0, 01 et 20 litres/minute, et autres applications de ce genre dans lesquelles la pression de gaz ne doit pas causer de perturbations pouvant provoquer des accidents. REVENDICATIONS 1 Dispositif de dosage de gaz pour appareils médicaux avec utilisation de signaux de commande électriques, caractérisé en ce qu'un amortisseur ( 8) est relié à une source de gaz ( 1) par des conduits adéquats aboutissants à une unité de dosage ( 3), par l'intermédiaire d'un détendeur ( 2), cet amortisseur ( 8) étant relié, par l'intermédiaire d'un étranglement ( 9), à une chambre de pression ( 10) et étant relié en parallèle, par l'inter- médiaire d'une voie d'une soupape d'inversion ( 12) dont une autre voie constitue la sortie ( 4), à une chambre de mesure ( 11), la chambre de pression ( 10) et la chambre de mesure ( 11) étant connectées à un capteur de pression différentielle ( 14) et les valeurs issues du capteur de pression différentielle ( 14) commandant la soupape d'inversion ( 12) par l'intermé- diaire d'une unité de commande ( 5). 2 Dispositif de dosage de gaz selon la revendication 1, caractéri- se en ce qu'un étranglement ( 13) est intercalé sur le conduit de départ du gaz vers la sortie ( 4). 3 Dispositif de dosage de gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de dosage pour faibles débits ( 21) et une unité de dosage pour forts débits ( 22), placées en parallèle en aval d'une vanne à plusieurs voies ( 15) qui les relie, par l'intermédiaire du détendeur ( 2), à la source de gaz ( 1), une soupape de réglage ( 16) actionnable manuellement étant montée en parallèle avec les unités de dosage ( 21,22), et la vanne ( 15) reliant le détendeur ( 2) soit aux unités de dosage ( 21,22), soit à la soupape de réglage ( 16).