Brevet FR2606143A1 — publié le 19880506

CHAMBRE D'ECOULEMENT DE FLUIDE EQUIPEE D'UN DISPOSITIF DE DETECTION ET DE COMMANDE DU NIVEAU D'UN LIQUIDE L'invention concerne la détection et la commande du niveau d'un liquide dans une chambre d'écoulement de fluide. Il peut être souhaitable de détecter et commander le niveau d'un liquide s'écoulant par une chambre d'écoulement de fluide. Par exemple, dans une chambre de désaération d'un appareil de préparation de dialysat, si le niveau du liquide descend au-dessous de la sortie, l'air évacué du liquide est pompé en aval avec l'eau, ce qui n'est pas souhaitable. L'invention se caractérise de façon générale par l'utilisation d'un flotteur, d'un aimant et d'un détecteur de position magnétique pour déterminer le niveau d'un liquide dans une chambre d'écoulement de fluide. Plus spécifiquement, conformément à. l'invention, une chambre d'écoulement de fluide est caractérisée en ce qu'elle comprend un logement définissant une chambre, une entrée dans la chambre et une sortie de la chambre pour l'écoulement d'un liquide à travers celle-ci, un flotteur dans ladite chambre, un aimant et un détecteur de position magnétique, l'un des éléments constitués par l'aimant ou le détecteur de position magnétique étant supporté par ledit flotteur en vue de se déplacer en fonction du changement de niveau du liquide dans la chambre, l'autre desdits éléments constitués par l'aimant et le détecteur de position magnétique étant monté de façon fixe par rapport audit logement. Dans des modes de réalisation préférés, on prévoit un support de guidage orienté verticalement, le long duquel circule le flotteur à mesure que le niveau du liquide dans la chambre change; le détecteur de position magnétique est supporté par le support de guidage, et on prévoit deux aimants dans le flotteur sur les deux côtés du support de guidage; les p8les nord et sud des aimants sont disposés verticalement l'un par rapport à l'autre, le pôle nord d'un aimant étant en haut et le p6le nord de l'autre aimant étant en bas; et le support de guidage -2- est fixé à la partie supérieure du logement de la chambre. Le capteur de position magnétique fournit un signal de sortie dont l'amplitude est liée au niveau du liquide dans la chambre. Il est en outre possible de prévoir que le support de guidage comprend des éléments d'arrêt de dimensions plus importantes'que celles de l'ouverture pour retenir le flotteur entre eux. Avantageusement, les éléments magnétiques individuels sont montés sur une barre de shuntage orientée verticalement, l'un des éléments magnétiques individuels ayant son p8le nord contre ladite barre de shuntage et l'autre élément magnétique individuel ayant son p8le sud contre ladite barre de shuntage. La chambre peut comprendre une sortie de gaz à la partie supérieure du logement pour évacuer le gaz volatilisé dudit liquide. Finalement, il est possible de prévoir une cloison dans la chambre, qui la divise en une zone de désaération comprenant le flotteur et une zone de chauffage en amont. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description du mode de réalisation préféré qui suit, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'une partie de désaération d'une machine de préparation de dialysat; la figure 2 est une vue en perspective schématique d'un détecteur de niveau de liquide d'une chambre de désaération de l'appareil de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective éclatée du détecteur de niveau de la figure 2; la figure 4 est une vue en coupe verticale selon 4-4 de la figure 3 d'un support de guidage du détecteur de niveau de la figure 2; la figure 5 est une vue de dessus, avec arrachement partiel, d'un flotteur du détecteur de niveau de la figure 2; et la figure 6 est une vue en coupe verticale selon 7-7 de la figure 6 du flotteur de la figure 6. En ce qui concerne la structure et en se référant à la figure 1, celle-ci montre un appareil 10 pour désaérer l'eau utilisée dans une préparation de dialysat et une machine d'alimentation du type montré - 3 - dans le brevet US No 4 371 385. Il comprend une entrée 12 pour recevoir l'eau du robinet, un régulateur de pression d'entrée 14 (ajusté pour obtenir une pression de 42,18 kPa quand sa sortie n'est pas reliée à un autre réducteur de pression), une soupape à solénoïde 16 à deux positions (ouverte-fermée), un échangeur de chaleur 18, un chauffeur/désaérateur 20, une pompe de désaération 22, une pompe à vide/déchets 24, un dispositif de commande électronique 26 relié pour recevoir les signaux provenant du détecteur de niveau 40 et pour commander la soupape 16 et commander d'autres éléments composants (non montrés) de la machine de préparation de dialysat. Les pompes 22, 24 sont des pompes à engrenages à déplacement positif. Le chauffeur/désaérateur 20 comprend un passage d'écoulement tubulaire 28, qui entoure l'élément chauffant 30 et débouche dans le passage 32 sur le c6té gauche de la chicane 34 entre la zone de chauffage dans le passage 28 et la chambre de désaération 36. La chambre de désaération 36 contient des particules de polypropylène (des sphères et des cylindres ayant un diamètre d'approximativement 2,286 mm) qui sont empêchées de s'écouler audelà d'écrans 38 disposés au-dessous du détecteur de niveau 40. A la partie supérieure de la chambre de désaération 36 est prévue une soupape de décharge 42 empêchant l'écoulement du liquide par la sortie de gaz 44 reliée à la pompe à vide/déchets 24. En se référant aux figures 2 à 6, le détecteur de niveau 40 comprend un flotteur 46 monté de manière à monter et descendre en flottant le long dt support de guidage vertical 48 entre la plaque de base 50 et la partie en surplomb 52 à la partie supérieure du guide de support 48. Le guide de support 48 est monté à la partie supérieure du logement de la chambre de désaération 36 et comporte un alésage central 54 dans lequel un détecteur à effet Hall 56 (un circuit intégré disponible chez Sprague Electric Company, Concord, New Hampshire, sous l'appellation commerciale UGN 3501T) est recu et supporté par la paroi horizontale 58. Des aimants 60, 62 sont reçus dans des poches 64, 66 de la base 68 du flotteur 46. L'élément supérieur 70 recouvre la partie supérieure de la base 68 et comprend un trou 72 qui la traverse et est en alignement -4avec l'alésage central 74 de la base 68, pour recevoir le support de guidage vertical 48. Les aimants 60, 62 sont chacun réalisés par une barre de shuntage 76 (longueur 12,699 mm, épaisseur 1,575 mm, largeur 4, 750 mm, avec des extrémités à rayon total et réalisé en acier CR, ASTM A366) et deux disques magnétiques en métaux terreux rares 78 (épaisseur 1, 57-5 mm, diamètre 4,750 mm, samarium cobalt grade 18, magnétisé à 8700 gauss à l'intérieur et à approximativement 1200 gauss à la surface). On décrira maintenant le fonctionnement de ce dispositif. L'eau qui entre par l'entrée 12 traverse le régulateur de pression 14, qui constitue 'une protection vis-à-vis de fortes variations de la pression de ligne, et la soupape à solénoïde 16 qui s'ouvre et se ferme alternativement et a une période de 6 secondes. Le cycle de travail de la soupape 16 est commandé par le dispositif de commande 26 de manière à être ouverte pendant une partie de la période de 6 secondes en fonction du niveau du liquide qui est indiqué par la tension de sortie provenant du détecteur de niveau 40. L'eau traverse l'échangeur de chaleur 18, recevant la chaleur provenant du dialysat usé, et pénètre dans le passage de chauffage 28, remonte dans ce dernier, se déverse dans le passage 32 et passe sous la chicane 34 pour parvenir dans la chambre de désaération 36. Le liquide contenu dans le chauffeur/désaérateur 20 est soumis à une dépression par la pompe de désaération 22, qui pompe à un débit fixe supérieur au débit d'entrée, et par la pompe à vide 24. La pompe 22 est actionnée par une tension fixe pour pomper à débit constant (dont la valeur peut être réglée par l'opérateur), et la pompe 24 est actionnée de manière à évacuer l'air de la chambre 36 pour que le vide soit au maximum dans la chambre 36, sans soumettre la pompe 22 à une surpuissance. La dépression et la température plus élevée provoquent une volatilisation du gaz dissous à partir du liquide. Les particules en matière plastique situées entre les écrans 38 constituent des sites de nucléation o se forment des bulles d'air. Le gaz qui s'accumule au-dessus de la surface du liquide traverse la soupape 44 et la pompe 24 tandis que le niveau moyen du liquide est maintenu constant par le détecteur de niveau 40. Les aimants 78 sont espacés l'un-de l'autre, augmentant ainsi la -5- plage des niveaux de liquide dans la chambre 36 pour lesquels le détecteur de niveau 40 a une sortie linéaire. La polarité opposée entre les aimants opposés et l'utilisation d'aimants en terres rares provoquent une concentration du flux magnétique à l'emplacement du détecteur 56 entre les aimants opposés 78, contribuant ainsi à la précision du détecteur 40. Le niveau dans la chambre 36 change constamment en raison du cycle de la soupape 16, mais le niveau est maintenu dans les limites désirées. Le niveau du liquide est maintenu au-dessus des éléments actifs de l'élément chauffant 30. L'eau désaérée envoyée par la pompe 22 au reste du circuit hydraulique de la machine de préparation de dialysat est mélangée au concentré de dialysat et envoyée sur le c8té dialysat d'un dialyseur. Le dialysat usé est renvoyé par le dialyseur à l'entrée 27 de l'échangeur de chaleur 18, et est évacué par l'intermédiaire de la pompe à vide/déchets 24. D'autres modes de réalisation de l'invention sont compris dans le champ d'application des revendications annexées. Par exemple, le détecteur de niveau 40 pourrait être relié à un commutateur numérique qui commute sur des sorties haute/basse lorsque sa tension de seuil est dépassée, et utilisé par exemple dans un séparateur d'air dans un parcours d'écoulement de dialysat usé en amont d'une chambre d'équilibrage. 260 6143 - 6 - REVENDICATIONS 1. Chambre d'écoulement de fluide, caractérisée en ce qu'ellle comprend un logement (10) définissant une chambre (36), une entrée dans la chambre et une sortie de la chambre pour l'écoulement d'un liquide à travers celle-ci, un flotteur (46) dans ladite chambre, un aimant (60, 62) et un détecteur de position magnétique (56), l'un des éléments constitués par l'aimant ou le détecteur de position magnétique étant supporté par ledit flotteur en vue de se déplacer en fonction du changement de niveau du liquide dans la chambre, l'autre desdits éléments constitués par l'aimant et le détecteur de position magnétique étant monté de façon fixe par rapport audit logement. 2. Chambre d'écoulement de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'elle comprend en outre un support de guidage (48) orienté verticalement, le long duquel circule ledit flotteur (46) quand le liquide dans la chambre monte et baisse. 3. Chambre selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit flotteur (46) comprend une ouverture (74)-par laquelle passe ledit support de guidage (48). 4. Chambre selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit détecteur de position magnétique (56) est supporté par ledit guide de support, et en ce que deux aimants (60, 62) sont supportés sur ledit flotteur sur les cotés opposés dudit détecteur de position magnétique. 5. Chambre selon la revendication 2, caractérisée en ce que les pôles nord et sud de l'aimant sont orientés verticalement l'un par rapport à l'autre et espacés l'un de l'autre par un interstice le long d'un axe vertical, et en ce que ledit détecteur de position magnétique fournit un signal de sortie dont l'amplitude est liée au niveau dans ladite chambre. 6. Chambre selon la revendication 4, caractérisée en ce que les pôles nord et sud desdits aimants sont orientés verticalement l'un par rapport à l'autre et espacés l'un de l'autre par un interstice le long d'axes verticaux, l'un desdits aimants ayant son pôle nord en haut et l'autre desdits aimants ayant son pôle nord en bas, et en ce que ledit détecteur de position magnétique fournit un signal de sortie dont l'amplitude est liée au niveau dans ladite chambre. - 7 - 7. Chambre selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit support de guidage comprend des éléments d'arrêt (50, 52) de dimensions plus importantes que celles de ladite ouverture (74) pour retenir le flotteur entre eux. 8. Chambre selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits aimants sont chacun constitués par des éléments magnétiques individuels montés sur une barre de shuntage orientée verticalement, l'un desdits éléments magnétiques individuels ayant son pale nord contre ladite barre de shuntage et l'autre desdits éléments magnétiques individuels ayant son p8le sud contre ladite barre de shuntage. 9. Chambre selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit support de guidage (48) est monté à la partie supérieure dudit logement (10). 10. Chambre selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite chambre comprend une sortie de gaz (44) à la partie supérieure dudit logement pour évacuer le gaz volatilisé à partir dudit liquide. 11. Chambre selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une cloison (34) dans ladite chambre qui la divise en une zone de désaération (36) comprenant ledit flotteur et une zone de chauffage en amont.