Brevet FR2610212A1 — publié le 19880805

Dispositif à diaphragme et à chambre. L'invention concerne des dispositifs à diaphragme et à chambre d'équilibrage, par exemple ceux qui sont utilisés pour équilibrer le courant allant vers ou provenant d'un dialyseur dans une machine de distribution de dialysat. Un type de chambre d'équilibrage utilisée dans les machines de distribution de dialysat comprend des parois extérieures rigides et un diaphragme qui divise la chambre en deux régions de manière qu'une région soit remplie de dialysat frais alors que l'autre est déchargée d'une quantité égale de dialysat usé quand le diaphragme se déplace en direction de l'une des parois rigides. Quand tout le dialysat usé a été déchargé de la région à dialysat usé, les soupapes aux entrées et aux sorties des régions sont commutées et le côté à dialysat usé se remplit à mesure que le côté à dialysat frais se décharge, et le diaphragme se déplace en direction de l'autre paroi, jusqu'à ce que tout le dialysat frais ait été déchargé, etc. Il est souhaitable de détecter avec précision le moment o le diaphragme se rapproche d'une paroi, de manière que les soupapes de la chambre commutent d'un mode vers l'autre au moment approprié. Le brevet US Schal No 4 530 759, qui est incorporé ici à titre de référence, décrit la détection du moment o un diaphragme a atteint une paroi par la détection du moment o une pompe qui fournit le dialysat à une région utilise un courant électrique qui augmente fortement. On a suggéré, en tant qu'autres mécanismes pour détecter la fin d'une course, des capteurs de débit, des capteurs de pression et des comutateurs à contact dans le brevet US Papanek et al No 4 366 061 (colonne 9, lignes 40-47), le brevet US Pinkerton No 4 178 240 (colonne 3, lignes 18-24) et le brevet US Schal No 4 267 040 (colonne 6, lignes 29-47). On a découvert que l'on pouvait détecter avec précision la position d'un diaphragme entre les parois d'une chambre en prévoyant un aimant supporté par le diaphragme et pouvant se déplacer avec lui, et -2- un capteur de position d'aimant supporté par une paroi latérale de la chambre. Dans les modes de réalisation préférés, le capteur de position d'aimant fournit un signal de sortie dont l'amplitude varie dans la mesure o la distance entre l'aimant et le capteur varie; on prévoit des entrées et des sorties munies de soupapes pour les régions de la chambre sur les cstés opposés du diaphragme, et les soupapes sont commandées en réponse aux signaux provenant du capteur de position d'aimant; on prévoit des capteurs de position d'aimant supportés par les deux parois; et la chambre d'équilibrage est reliée en parallèle à une chambre d'équilibrage identique. Comme le diaphragme n'a pas besoin de s'abaisser au maximum, sa durée de vie est allongée et il n'y a pas d'importantes pointes de pression. Les points de commutation peuvent également être répétés de façon très bonne du fait qu'il n'y a pas d'élément à contact qui pourrait se comporter de façon irrégulière après usure. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré. Sur le dessin: la figure 1 est une vue en coupe verticale montrant une chambre d'équilibrage selon l'invention, la figure 2 est une vue en perspective éclatée et schématique d'une partie de la chambre de la figure 1, la figure 3 est un diagramme montrant les soupapes et l'ensemble électronique commandant la chambre de la figure 1. Structure En se référant à la figure 1, celle-ci montre une chambre d'équilibrage 10 comprenant un diaphragme 12, des parois rigides 14, 16, un clip périphérique 18 et des capteurs de position magnétiques 17, 19. Le diaphragme 12 est symétrique par rapport à un axe horizontal 20 et comprend une feuille de caoutchouc souple et généralement plane 22 et un aimant 24. La feuille 22 est réalisée en un élastomère d'éthylène propylène (disponible chez Bellofram Corp. sous la désignation 2610 2 1 2 - 3 - commerciale 270-968) et comprend un bourrelet d'étanchéité périphérique 26 (d'une épaisseur de 3,81 mm en direction axiale et de 1, 52 mm en direction radiale), une partie centrale 28 comprenant des couches 30, 32 d'une épaisseur de 1,52 - 0,51 mm sur l'avant et l'arrière de l'aimant 24, et une partie ondulée intermédiaire 34 d'épaisseur 0,76 mm, comprenant huit ondulations annulaires 36. L'épaisseur d'ensemble de la partie ondulée 36 (c'est-à-dire la distance le long d'un axe parallèle à l'axe 20) est de 4,57 mm; la dimension de chaque ondulation le long d'un axe perpendiculaire à l'axe 20 est de 4,72 mm, et le rayon de courbure de chaque partie ondulée 36 est d'environ 2,67 mm, rendant la forme de chaque ondulation 36 légèrement inférieure, en section transversale, à un demi-cercle. + L'aimant 24 a un diamètre de 12,44 cm - 0,25 mm, une épaisseur de 0,48 0,25 mm, réalisé en un matériau céramique (ferrite de barrium ou de strontium, grade 5, orienté et fritté, disponible chez Magnetic Sales and Manufacturing Co., Culver City, Californie) et moulé à l'intérieur de la feuille souple 22 dans une condition démagnétisée (pour éviter d'attirer des salissures pendant la fabrication), et magnétisé ensuite, présentant un p6le nord sur une face et un p8le sud sur l'autre face. La paroi rigide 14 comprend une entrée 38 et une sortie 40 destinées à un dialysat frais, et la paroi rigide 16 comprend de la même manière une entrée 42 et une sortie 44 pour le dialysat usé. La région de volume variable 46 entre la paroi 14 et le diaphragme 12 est une région à dialysat frais, et la région de volume variable 48 entre le diaphragme 12 et la paroi 16 est une région à dialysat usé. A proximité des périphéries des parois 14 et 16 sont prévus des évidements annulaires 50 pour recevoir un bourrelet d'étanchéité périphérique 26. Les parois rigides 14, 16 définissent des régions évidées 52, 54 pour recevoir la partie centrale 28 du diaphragme 12. En se référant aux figures 1 et 2, les cavités 56, 58 qui sont à l'extérieur et adjacentes des régions évidées 52, 54 reçoivent des capteurs à effet Hall 17, 19 (figure 2), utilisés pour détecter la position de l'aimant 24 le long de l'axe de déplacement 20. Les capteurs 17, 19 comprennent des plaquettes à circuit 51 fixées contre -4- des butées 59 aux extrémités des régions évidées 52, 54, par des rondelles en surplomb 57 et des vis 55 qui sont vissées dans des trous 59. Les capteurs de position magnétiques 17, 19 sont disponibles chez Roneywell, Micro Switch Div. sous la désignation commerciale 91SS12-2. La chambre 10 est reliée en parallèle à une chambre identique et cellesci sont reliées de manière que l'une se remplisse de dialysat frais et décharge le dialysat usé alors que l'autre décharge le dialysat frais et se remplit de dialysat usé, et vice versa. En se référant à la figure 3, celle-ci montre le circuit de commande électronique de la chambre 10. Les capteurs 17, 19 sont reliés à un convertisseur analogique/numérique 60, qui est de son côté relié au contrôleur électronique 62. Le contrôleur 62 est relié de manière à appliquer des signaux de commande à des soupapes à solénoïde à deux positions (ouverte et fermée) 64, 66, 68, 70 qui contrôlent le débit passant par l'entrée à dialysat frais 38, la sortie à dialysat frais , l'entrée à dialysat usé 42 et la sortie à dialysat usé 44, respectivement. Fonctionnement La chambre d'équilibrage 10 est utilisée en étant reliée en parallèle à une chambre d'équilibrage identique d'une machine de distribution de dialysat. L'entrée 38 est reliée à une source de dialysat frais; la sortie 40 est reliée à un dialyseur; l'entrée 42 est reliée de manière à recevoir le dialysat usé d'un dialyseur, et la sortie 44 est reliée à une purge. Les soupapes des entrées 38, 42 et des sorties 40, 44 sont commandées de manière qu'une chambre d'équilibrage reçoive, dans sa région 46, du dialysat frais provenant d'une source et décharge du dialysat usé de sa région 48 vers une purge (les soupapes 64, 70 de l'entrée 38 et de la sortie 44 de l'entrée 38 étant ouvertes, les soupapes 66, 68 de la sortie 40 et de l'entrée 42 étant fermées, le diaphragme 12 se déplaçant vers la droite) alors que l'autre chambre d'équilibrage fournit du dialysat frais de sa région 46 au dialyseur et reçoit du dialysat usé dans sa région 48 en provenance du dialyseur (les soupapes 66, 68 de la sortie 40 et de l'entrée 42 étant ouvertes les soupapes 64, 70 de l'entrée 38 et de la sortie 44 étant fermées, le diaphragme 12 se déplaçant vers la gauche). 261021 2 Le parcours suivi par le diaphragme 12 entre une paroi rigide et l'autre est détecté par des capteurs à effet Hall 17, 19 dans les cavités 56, 58. Lorsque le diaphragme 18 s'approche d'une paroi 14, 16, l'aimant 24 s'approche soit du capteur 17 soit du capteur 19, tandis qu'il s'éloigne de l'autre. Supposant que le diaphragme 12 se déplace vers la droite (les soupapes 64, 70 étant ouvertes, les soupapes 66, 68 étant fermées), et lorsque le pale magnétique sud de l'aimant 24 s'approche du capteur 19, sa tension de sortie augmente à mesure que diminue la distance. Quand le microordinateur 62 détecte que la tension de sortie atteint une tension préétablie choisie de manière que le diaphragme 12 ne s'enfonce pas au maximum, il envoie des signaux de commande pour fermer les soupapes à solénoïde 64, 70 et ouvrir les soupapes à solénoïde 66 et 68 dans le même temps que la seconde chambre d'équilibrage (non montrée) est commutée dans l'autre sens. Le diaphragme 12 est alors déplacé en direction de la paroi 14 par le fluide pénétrant par l'entrée 42 et par le fluide issu de la sortie 66. Quand le pôle magnétique nord de l'aimant 24 s'approche du capteur 17, sa tension de sortie augmente à mesure que diminue la distance. Quand la tension atteint un niveau prédéterminé, les soupapes sont à nouveau commutées, etc. La chambre d'équilibrage 10 a une longue durée de vie car l'usure du diaphragme 16 est réduite du fait qu'il ne s'enfonce pas exagérément pendant le fonctionnement. On peut également éviter de fortes pointes de tension puisque l'on peut éviter que le diaphragme s'enfonce exagérément, et les points de commutation sont très répétitifs du fait que les capteurs sont très précis et ne sont pas sujets à usure, comme le sont les commutateurs à contact. En raison des ondulations 36, le diaphragme reste symétrique par rapport à l'axe 20 quand il se déplace le long de l'axe 20 comme s'il roulait, et les faces avant et arrière (nord et sud) de l'aimant 24 conservent leur orientation perpendiculaire à l'axe 20, évitant des distorsions des signaux des capteurs à effet Hall qui détectent la position de l'aimant. D'autres modes de réalisation de l'invention sont compris dans le champ d'application des revendications annexées. - 6 - REVENDICATIONS 1. Dispositif à diaphragme et à chambre, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour définir une chambre (10) comportant des parois (14, 16) A position fixe sur les côtés opposés, un diaphragme (12) dans la chambre, monté de façon étanche entre les parois pour définir des première (46) et seconde (48) régions sur les côtés opposés du diaphragme, le diaphragme pouvant se déplacer dans la chambre pour modifier le volume des deux régions quand il se déplace en direction de l'une ou l'autre des parois, un aimant (24) supporté par le diaphragme et pouvant se déplacer avec lui et un capteur de position d'aimant (17, 19) supporté par une paroi et détectant la position de l'aimant et ainsi du diaphragme. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque capteur de position d'aimant (17, 19) fournit un signal de sortie dont l'amplitude varie dans la mesure o la distance séparant l'aimant du capteur varie. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (10) comprend une première entrée (38) et une première sortie (40) dans la première région, une seconde entrée (42) et une seconde sortie (44) dans la seconde région, et comprend en outre des premières et secondes soupapes d'entrée et de sortie (64, 66, 68, 70) reliées de façon à commander l'écoulement passant respectivement par les premières et secondes entrées et sorties, et des moyens de commande (60, 62) recevant les signaux des capteurs de position d'aimant (17, 19) et appliquant des signaux de commande aux soupapes (64, 66, 68, 70). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de commande (60, 62) fournissent des signaux pour maintenir la première soupape d'entrée (64) et la seconde soupape de sortie (70) ouvertes pendant que la première soupape de sortie (66) et la seconde soupape d'entrée (68) sont fermées, et vice versa. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un capteur de position d'aimant supporté par chaque paroi. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois (14, 16) sont de forme courbe. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 2610 2 1 2 -7- l'aimant (24) est supporté au centre du diaphragme (12), et chaque paroi (14, 16) comprend un évidement (52, 54) pour recevoir l'aimant quand le diaphragme est à la fin de sa course. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le capteur (17, 19) est monté à l'extérieur de la paroi, adjacent à cette paroi (14, 16) dans une position qui correspond à l'évidement (52, 54). 9. Machine de distribution de dialysat, caractérisée en ce qu'elle comprend une première chambre d'écoulement de fluide (46) avec une première entrée (38) destinée à être reliée à une source de dialysat frais, une première sortie (40) destinée à être reliée à un dialyseur, une seconde entrée (42) destinée à être reliée au dialyseur, une seconde sortie (44) destinée à être reliée à une purge, des soupapes (64, 66, 68, 70) commandant l'écoulement entrant et sortant par lesdites entrées et sorties, une feuille souple et généralement plate (34) dans la chambre et divisant la chambre en une région à dialysat frais (46) communiquant avec les premières entrée et sortie et une région à dialysat usé (48) communiquant avec les secondes entrée et sortie, la feuille souple généralement plate présentant une périphérie (26) reliée de façon étanche à la chambre et une partie centrale pouvant se déplacer en va-et-vient le long d'un axe (20) perpendiculaire à un plan passant par la périphérie, un aimant (24) fixé au centre de la feuille, cet aimant comprenant une partie avant et une partie arrière espacées l'une de l'autre le long dudit axe, et un capteur de position d'aimant (17, 19) à l'extérieur de la chambre et commandant lesdites soupapes en réponse à la position de l'aimant. 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre une seconde chambre d'écoulement de fluide (48) reliée en parallèle à la première chambre et commandée de manière à pomper du dialysat frais et à recevoir du dialysat usé quand la première chambre reçoit du dialysat frais et pompe du dialysat usé, et vice et versa. 11. Machine selon la revendication 9, caractérisée en ce que chaque capteur de position d'aimant fournit un signal de sortie dont l'amplitude varie à mesure que la distance entre l'aimant et le capteur varie.