Brevet FR2593070A1 — publié le 19870724

i Dispositif pour l'enrichissement en oxygène de gaz respiratoire L'invention concerne un dispositif pour l'enrichissement en oxygène de gaz respiratoire, dans lequel la totalité du gaz respiratoire enrichi peut être tirée d'un lit d'adsorption, dans lequel le pourcentage d'enrichissement peut être réglé en agissant sur le flux total traversant l'adsorbeur, et dans lequel la part excédentaire du flux total par rapport au flux utilisé peut être évacuée par l'intermédiaire d'une évacuation. On connaît un dispositif de ce type par la demande de brevet allemand DE-28 37 281. Selon le dispositif connu, le gaz respiratoire à enrichir en oxygène passe par des lits d'adsorption qui retiennent l'azote, de sorte que le gaz respiratoire ainsi enrichi en oxygène peut être fourni à l'utilisateur. Le pourcentage retenu par les lits d'adsorption dépend essentiellement de la quantité de gaz qui passe par l'adsorbeur. Plus le passage de gaz est important, plus l'adsorption de l'azote et par suite l'enrichissement en oxygène sont faibles. Toutefois, il résulte de cette relation qu'à l'inverse, lorsque les soutirages de gaz respiratoire enrichi effectués par l'utilisateur sont plus importants, la teneur en oxygène du gaz respiratoire diminue obligatoirement. De même, la teneur en oxygène augmente lorsque le soutirage de gaz respiratoire diminue. Cela dit, selon le dispositif connu, le flux de gaz respiratoire enrichi d'un pourcentage donné d'oxygène, tel qu'il quitte le lit d'adsorption, est tout d'abord emmagasiné dans une chambre d'accumulation. Sur la chambre d'accumulation se trouve une conduite de sortie qui comprend une valve d'évacuation menant dans l'environnement. La valve d'évacuation permet de régler un flux total de gaz respiratoire traversant l'adsorbeur, permettant ainsi de fixer une teneur donnée en oxygène du gaz respiratoire enrichi. La conduite utilisatrice est elle-aussi raccordée à la chambre d'accumulation, par l'intermédiaire d'une valve de régulation; elle permet de soutirer de la chambre d'accumulation la consommation variable de gaz respiratoire. Ainsi, la consommation variable de gaz respiratoire et la quantité de gaz respiratoire rejetée par l'intermédiaire de la valve d'évacuation déterminent conjointement la teneur en oxygène. Lorsque la quantité de gaz prélevée dans la chambre d'accumulation par l'utilisateur varie, le pourcentage d'enrichissement du mélange gazeux respiratoire se modifie également. La présente invention a donc' pour but d'améliorer un dispositif pour l'enrichissement en oxygène de gaz respiratoire du type mentionné de manière à permettre de régler indépendamment l'un de l'autre le pourcentage d'enrichissement et le débit de consommation, et de maintenir constant le pourcentage d'enrichissement réglé même si le débit de consommation varie. Ce but est atteint en ce qu'il est prévu un circuit de régulation pour maintenir constant le pourcentage d'enrichissement réglé, circuit à la suite duquel est raccordée une section de commande destinée à régler le flux utilisé, et en ce que l'évacuation est disposée au point nodal entre le circuit de régulation et la section de commande. L'avantage de l'invention réside pour l'essentiel en ceci qu'il est possible de régler indépendamment l'un de l'autre le pourcentage d'enrichissement souhaité et le débit de consommation. La teneur en oxygène du gaz respiratoire enrichi est déterminée par le flux total qui traverse le lit d'adsorption, et elle reste constante même si le débit de consommation est modifié dans la section de commande. La part excédentaire du flux total par rapport au flux de consommation est évacuée en aval du circuit de régulation. Il est ainsi possible d'une part de régler dans le circuit de régulation des teneurs en oxygène différentes alors que le débit de consommation reste constant, et d'autre part de choisir un débit de consommation différent en conservant le même le pourcentage d'enrichissement. On obtient ainsi d'une manière simple un mélangeur d'oxygène conjointement avec un dispositif d'enrichissement en oxygène de gaz respiratoire, qui permet, dans la limite des performances du lit d'adsorption, de régler de manière variable la teneur en oxygène souhaitée ainsi que le débit de consommation. D'une manière particulièrement simple, le circuit de régulation est constitué d'un détendeur de circuit de régulation commandé par pression auxiliaire, d'un moyen d'étranglement réglable de circuit de régulation et d'un débitmètre de circuit de régulation, et la section de commande d'un détendeur de section de commande, d'un moyen d'étranglement réglable de section de commande intercalé à la suite du détendeur de section de commande, et d'un débitmètre de consommation. Ce faisant, la sortie du débitmètre de circuit de régulation est raccordée à la chambre de pression de commande du détendeur de circuit de régulation par l'intermédiaire d'une conduite de retour. Ce retour garantit que la pression d'entrée du circuit de régulation, fournie par le détendeur de circuit de régulation, est supérieure d'une valeur différentielle fixe à la pression de sortie en aval du débitmètre de circuit de régulation. La chute de pression, et par suite le flux total au moyen d'étranglement du circuit de régulation, restent ainsi maintenus tels qu'ils ont été réglés. Le débitmètre de circuit de régulation permet un affichage indirect de la concentration. Mais il peut également être supprimé pour simplifier le dispositif, l'organe de réglage du moyen d'étranglement du circuit de régulation étant pourvu à titre de remplacement de repères de concentration. L'évacuation peut opportunément être obtenue par un accumulateur muni d'une soupape de surpression, intercalé entre le circuit de régulation et la section de commande. Le montage peut aussi être réalisé de telle manière qu'un débitmètre de consommation soit raccordé à la suite du circuit de régulation, débitmètre à la sortie duquel le flux de consommation est fourni à l'utilisateur par l'intermédiaire d'une conduite utilisatrice. L'évacuation dans l'environnement est déterminée par un moyen d'étranglement réglable de section de commande, qui part en dérivation entre le circuit de régulation et le débitmètre de consommation, depuis la conduite de raccordement de ces derniers. Le réglage du flux évacué engendre un réglage correspondant du flux consommé. Lorsque le moyen d'étranglement de section de commande est entièrement fermé, la totalité du flux de gaz respiratoire traversant le lit d'adsorption est fournie à l'utilisateur. La teneur souhaitée en oxygène est alors réglée par le moyen d'étranglement du circuit de régulation. Lorsque le moyen d'étranglement de section de commande est entièrement ouvert, seul un faible flux de gaz respiratoire enrichi est fourni à l'utilisateur, flux dont la quantité est déterminée par les résistances internes du moyen d'étranglement de section de commande et du débitmètre de consommation. Pour maintenir constantes les quantités de passage en présence de résistances d'utilisation changeantes, un détendeur de section de commande peut opportunément être intercalé dans la section de commande entre le circuit de régulation et l'évacuation, détendeur qui est alors raccordé à la conduite utilisatrice par l'intermédiaire d'une autre conduite de retour. L'exposé qui suit décrit un exemple de réalisation de l'invention qui est représenté schématiquement sur le dessin annexé, dans lequel: Figure I représente une première forme de réalisation, avec évacuation entre le circuit de régulation et la section de commande; Figure 2 représente une autre forme de réalisation, avec évacuation en aval du détendeur de section de commande; et Figure 3 est un diagramme représentant la plage de réglage de la teneur en oxygène en fonction de la consommation. A la figure 1, la sortie d'un appareil I pour enrichir en oxygène du gaz respiratoire est raccordée à un détendeur de circuit de régulation 3. Un accumulateur de pression 2 est relié entre l'appareil d'enrichissement 1 et le détendeur de circuit de régulation 3. L'appareil d'enrichissement 1 est par exemple alimenté en air ambiant dont la part d'azote est retenue par des lits d'adsorption de telle sorte que la totalité du flux de gaz respiratoire enrichi en oxygène atteint le point nodal 13 en passant par le détendeur de circuit de régulation 3, ainsi que par un moyen d'étranglement de circuit de régulation 4 et un débitmètre de circuit de régulation 5 intercalés à la suite du détendeur 3. Le moyen d'étranglement de circuit de régulation 4 permet de régler le flux total traversant le lit d'adsorption, déterminant ainsi la teneur en oxygène du gaz respiratoire enrichi. L'appareil d'enrichissement en oxygène I travaille alors au point de travail 14 de sa courbe caractéristique 15 - voir la figure 3. La conduite d'évacuation 17, dans laquelle se trouve une soupape de surpression 17, part en dérivation du point nodal 13, auquel sont également raccordés tant un réservoir d'accumulation 6 qu'une conduite de retour 12. La quantité de gaz respiratoire excédentaire par rapport à la consommation peut être accumulée dans le réservoir 6, l'excédent supplémentaire étant ensuite rejeté dans l'environnement par l'intermédiaire de l'évacuation 17. Le détendeur de circuit de régulation 3 est du type commandé par pression auxiliaire, la chambre à ressort de commande étant, en tant que chambre de pression de commande, fermée vis-àvis de l'environnement. La conduite de retour 12 est reliée à la chambre de pression de commande du détendeur de circuit de régulation 3. De la sorte, la pression secondaire du détendeur de circuit de régulation 3 est toujours supérieure à la pression du système régnant au point nodal 13 d'une valeur différentielle allouée par le réglage du ressort de commande. La section de commande, qui se raccorde au point nodal 13, est constituée d'un détendeur de section de commande 8, d'un moyen d'étranglement réglable de section de commande 9, et d'un débitmètre de consommation 10, tous reliés à la suite les uns des autres. Le moyen d'étranglement de section de commande 9 permet de régler le flux de consommation dont a besoin la conduite utilisatrice 11. Le flux total maximal atteignable, tel qu'il peut être fourni conformément à la courbe caractéristique 15 de la figure 3 et au point de travail 14 de l'appareil d'enrichissement en oxygène, et tel qu'il est réglé de manière stable à l'aide du circuit de régulation, peut ainsi, à l'aide du moyen d'étranglement de section de commande 9, être réglé par rapport au flux de consommation souhaité sur la droite de travail 16. A la figure 2, la section de commande qui se raccorde au point nodal 13 est constituée d'un détendeur de section de commande 8, suivi d'un débitmètre de consommation 10 auquel est raccordée la conduite utilisatrice I l. La conduite d'évacuation 17 est disposée entre le détendeur de section de commande 8 et le débitmètre de consommation 10, et elle contient le moyen d'étranglement réglable de section de commande 9. Une deuxième conduite de retour 18 est raccordée entre la conduite utilisatrice 11 et le détendeur de section de commande 8, d'une manière identique à la première conduite de retour 12. A nouveau, le réglage de la teneur en oxygène du gaz respiratoire est réglé dans le circuit de régulation par l'intermédiaire du moyen d'étranglement réglable 4 de circuit de régulation. Le moyen d'étranglement de section de commande 9 permet de régler la quantité de gaz rejetée dans l'environnement par la conduite d'évacuation 17, déterminant ainsi le flux de consommation délivré à la conduite utilisatrice 11. Sur le schéma de la figure 3, on a porté la teneur en oxygène qui peut être atteinte par l'appareil d'enrichissement en oxygène 1 en fonction de la consommation de gaz respiratoire qui peut être soutirée. Au moyen du flux total fourni par l'appareil d'enrichissement en oxygène, flux qui peut être réglé à l'aide du moyen d'étranglement de circuit de régulation 4, on règle le pourcentage maximal atteignable d'enrichissement en oxygène sur la courbe caractéristique 15. Pour un point de travail choisi (14), le flux total maximal qui y règne peut, à l'aide du deuxième moyen d'étranglement réglable (moyen d'étranglement de section de commande 9), être réparti sur la droite de travail 16. On peut, en modifiant la teneur en oxygène -soit donc en choisissant des points de travail différents sur la courbe caractéristique 15- tout en réglant le flux de consommation à l'aide du deuxième moyen d'étranglement réglable (moyen d'étranglement de section de commande 9), régler la concentration et le débit dans la conduite utilisatrice 11, dans toute la zone hachurée sous la courbe caractéristique 15. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour l'enrichissement en oxygène de gaz respiratoire, dans lequel la totalité du gaz respiratoire enrichi peut être tirée d'un lit d'adsorption, dans lequel le pourcentage d'enrichissement peut être réglé en agissant sur le flux total traversant l'adsorbeur, et dans lequel la part excédentaire du flux total par rapport au flux utilisé peut être évacuée par l'intermédiaire d'une évacuation, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de régulation (3, 4, 5, 12) pour maintenir constant le pourcentage d'enrichissement réglé, circuit à la suite duquel est raccordée une section de commande (8, 9, 10) destinée à régler le flux utilisé, et en ce que l'évacuation (17) est disposée au point nodal (13) entre le circuit de régulation (3, 4, 5, 12) et la section de commande (8, 9, 10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de régulation comprend un détendeur de circuit de régulation (3) commandé par pression auxiliaire et qui est suivi par un moyen d'étranglement réglable de circuit de régulation (4) et un débitmètre de circuit de régulation (5), la sortie du débitmètre de circuit de régulation (5) étant raccordée à la chambre de pression de commande du détendeur de circuit de régulation (3) par l'intermédiaire d'une conduite de retour (12), et en ce que la section de commande est constituée d'un détendeur de section de commande (8), d'un moyen d'étranglement réglable de section de commande (9), intercalé à la suite du détendeur (8), et d'un débitmètre de consommation (10). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évacuation est formée par un accumulateur (6) muni d'une soupape de surpression (7). 4. Dispositif pour l'enrichissement en oxygène de gaz respiratoire, dans lequel la totalité du gaz respiratoire enrichi peut être tirée d'un lit d'adsorption, dans lequel le pourcentage d'enrichissement peut être réglé en agissant sur le flux total traversant l'adsorbeur, et dans lequel la part excédentaire du flux total par rapport au flux utilisé peut être évacuée par l'intermédiaire d'une évacuation, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de régulation (3, 4, 5, 12) pour maintenir constant le pourcentage d'enrichissement réglé, circuit à la suite duquel est raccordé un débitmètre de consommation (10) à l'entrée duquel est raccordée l'évacuation (17) qui comprend un moyen d'étranglement réglable de section de commande (9). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de régulation comprend un détendeur de circuit de régulation (3) commandé par pression auxiliaire et qui est suivi par un moyen d'étranglement réglable de circuit de régulation (4) et un débitmètre de circuit de régulation (5), la sortie du débitmètre de circuit de régulation (5) étant raccordée à la chambre de pression de commande du détendeur de circuit de régulation (3) par l'intermédiaire d'une conduite de retour (12), et en ce qu'un détendeur de section de commande (8) est intercalé dans la section de commande entre les branchements de la conduite de retour (12) et de l'évacuation (17), détendeur qui est raccordé à la conduite utilisatrice (11) par l'intermédiaire d'une autre conduite de retour (18).