Brevet FR2644212A1 — publié le 19900914

CASSETTE POUR POMPE PERISTALTIQUE A TUBE DEFORMABLE, ET POMPE PERISTALTIQUE EQUIPEE D'UNE TELLE CASSETTE. L'invention est relative à une cassette pour pompe péristaltique à tube déformable, constituée d'un bottier qui comporte, au voisinage de chacune de. ses extrémités, un chemin de roulement cylindrique contre lequel sont propres à s'appliquer et à rouler des satellites qui écrasent le tube deformable situé entre les deux chemins de roulements. Une cassette de ce genre est montrée, par exemple, par EP-B 041 267. Toutefois, l'agencement de cette cassette est relativement compliqué et limite les possibilités d'utilisation de ladite cassette. L'invention a pour but, surtout, de fournir une cassette du genre défini précédemment qui soit d'une construction simple et robuste, qui permette un pompage efficace et dont les possibilités d'utilisation sont augmentées. Selon l'invention, une cassette pour pompe péristaltique à tube deformable, du genre défini précédemment, est caractérisée par le fait que les satellites sont tubulaires et montés librement à l'intérieur du bottier, dans la concavité du tube deformable, ce bottier comportant, d'un coté au moins, une ouverture centrale d'un diamètre suffisant pour permettre l'entraînement des satellites soit directe- ment à partir d'un plateau rotatif muni de planétaires propres à s'engager dans les satellites tubulaires, soit à partir d'un arbre engagé intérieurement entre les satellites tubulaires. Ainsi, une même cassette peut être entraInée soit directement par un plateau, ce mode d'entraînement permettant à tout moment de connattre avec précision la position angulaire du plateau et donc des satellites, soit par un arbre central avec possibilité de vitesse de rotation élevée. Les satellites sont réalisés d'une manière simple et économique et leur montage libre à l'intérieur de la cassette est avantageux pour le fonctionnement de la pompe. Lorsque la cassette est séparée du moteur d'entraînement, les satellites sont ramenés vers le centre sous la pression du tube au repos, ce tube res- tant ouvert, ce qui rend possible une stérilisation complète aisée. De préférence, le bottier présente une gorge intérieure à section concave dans laquelle vient se loger le tube déformable, tandis que les satellites ont une forme extérieure en tonneau, à courbure con- vexe, combinée avec la courbure concave de la gorge du bottier, pour appuyer sur le tube déformable, chaque satellite comportant, de part et d'autre de la zone en tonneau, une zone cylindrique propre à rouler sur le chemin de roulement associé; un tel bottier à profil intérieur concave permet un auto-centrage du tube et des satellites. Avantageusement, le bottier comprend une couronne centrale cylindrique sur laquelle est fixé, de part et d'autre, notamment par clipsage ou encli- quetage, un flasque comportant un chemin de roulement interne, le flasque situé du côté du moteur d'entratnement comportant une bordure sensiblement tronconique permettant d'assurer la fixation du bottier sur un carter de moteur d'entraînement par coopération de cette bordure tronconique avec des dents, présentant une certaine élasticité dans le sens radial, prévues sur toute la périphérie d'une couronne dentée liée au carter du moteur. Les satellites tubulaires sont généralement réalisés en une matière plastique élastique. L'invention est également relative à une pompe péristaltique équipée d'une cassette telle que définie précédemment, cette pompe comprenant un moteur propre à entraîner les satellites tubulaires. De préférence, le moteur de la pompe com- porte un arbre de sortie muni d'un plateau portant des axes sur lesquels sont montés fous des galets propres a s'engager dans les satellites tubulaires. Le plateau peut comporter, notamment, un axe situé dans le pro- lorgement de l'arbre du moteur et sur lequel est monté fou un galet central avec un jeu d'auto-centrage rela- tivement important, propre à coopérer avec la surface extérieure des satellites. Le bottier de la cassette est généralement fermé du côté opposé au moteur par un couvercle rap- porté, l'un des chemins de roulements pour les satel- lites pouvant être prévu sur la face intérieure de ce couvercle. Dans une réalisation particulière, le pla- teau de la pompe comporte quatre galets régulièrement espacés et un galet central, tandis que la cassette comporte quatre satellites. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos de modes de réalisation particuliers décrits avec référence aux dessins ci- annexés, mais qui ne sont nullement limitatifs. La figure 1, de ces dessins, est une vue en perspective d'une pompe péristaltique conforme à l'invention, la cassette étant séparée du plateau. La figure 2 est une vue du plateau suivant la ligne 11-11, figure 5. La figure 3 est une vue de la cassette suivant la ligne 111-111, de la figure 4. La figure 4 est une coupe suivant la ligne IV-IV, figure 3 de la cassette. La figure 5 est une vue de gauche, avec parties arrachées, du plateau montré sur la figure 2. La figure 6 est une coupe longitudinale, avec parties en extérieur, de la pompe, le plateau étant monté à l'intérieur de la cassette. La figure 7 est une coupe d'une autre réalisation d'une pompe conforme à l'invention, la cassette étant représentée en coupe. La figure 8 est une vue suivant la ligne V::î-VIII, figure 7 de la couronne dentée servant de porte-cassette. La figure 9, enfin, est une coupe d'une autre réalisation avantageuse de la cassette. En se reportant aux dessins, on peut voir une pompe péristaltique 1 comprenant un tube déformable 2, notamment en matière plastique, formant le corps de pompe. Ce tube est interposé entre un car- ter cylindrique externe 3 et des rouleaux internes 4 propres à coopérer avec un organe central d'entralnement 5, lui-même entraîné par un moteur électrique 6. La pompe 1 comprend une cassette démontable 7 constituée d'un bottier cylindrique 8 dans lequel es. monté le tube 2, ainsi que de satellites tubu- laires 9, au nombre de quatre dans la réalisation considérée. Ces satellites 9 constituent les rouleaux 4 et sont avantageusement réalisés en une matière plas- ti-ue élastique. Les satellites 9 peuvent être constitués par des tronçons de tube en matière plas- tique extrudé. Le tube 2 décrit sensiblement un demi-cercle à l'intérieur du bottier 8 et sort de ce bottier par des ouvertures 10 suivant des branches 11 sensiblement parallèles. Lorsque la cassette est démontée, comme représenté sur les figures 1, 3 et 4, les satellites 9 sont libres à l'intérieur du bottier, et le tube 2 n'est pratiquement pas comprimé. La face 12 du bottier destinée à être appliquée contre le moteur 6 comporte une ouverture centrale 13 d'un diamètre suffisant pour permettre l'entratnement des satellites 9 comme expliqué plus loin. Cette face 12 a un diamètre supérieur à celui du bcotier 8 et forme un flasque faisant saillie radiale- ment par rapport au bottier, flasque dans lequel sont prévues deux boutonnières 14 diamétralement opposées pour permettre la fixation de la cassette 7 sur le moteur 6 pourvu de pions 15 munis de têtes propres à coopérer avec les boutonnières 14. Le bottier 8 de la cassette comporte, au voisinage de chacune de ses extrémités, suivant la direction axiale, un chemin de roulement cylindrique 16,17 (voir figure 4) contre lequel sont propres à s'appliquer, et à rouler, les satellites tubulaires 9, le tube déformable 2 étant situé entre les deux che- mins de roulement, contre une surface cylindrique 18 dont le diamètre est supérieur à celui des chemins de roulement 16, 17. Le bottier 8 est fermé, du côté opposé au moteur d'entratnement de la pompe, par un couvercle rapporté 19 sur lequel est prévu le chemin de roule- ment 17 qui constitue la surface interne d'une col- lerette de centrage du couvercle 19 dans le bottier. La face interne de ce couvercle 19 comporte un évide- ment central 20. Les satellites 9 sont maintenus, suivant la direction longitudinale, entre la face interne du couvercle 19 et un épaulement 21 (figure 4) bordant l'ouverture 13 du cOté intérieur du bottier. La distance 1, suivant la direction axiale, entre cet épaulement 21 et la face interne du couver- cle 19 n'est que légèrement supérieure à la longueur axiale h des satellites 9 pour assurer un bon maintien de ces satellites et éviter toute mise en oblique. De préférence, la différence 1-h est inférieure ou égale à 0,2 mm. Des galets 22, montés fous sur des axes 23 portés par un plateau 24, sont propres à s'engager dans les satellites 9, en passant à travers l'ouverture 13. Les galets 22 sont régulièrement répartis autour de l'axe du plateau 24. Le nombre de ces galets 22 est égal à celui des satellites 9, c'est-à-dire égal à quatre dans l'exemple considéré. L'extrémité 25 de chaque galet 22 éloignée du plateau 24 a une formesensiblement tronconique pour faciliter l'entrée du galet dans le satellite 9 correspondant. L'extrémité de l'axe 23 est munie d'une tête 26 propre à maintenir le galet 22 suivant la direction longitudinale. Le diamètre d des galets 22 est légèrement inférieur au diamètre interne f (figure 4) des satel- lites 9. Le jeu, c'est-à-dire la différence f-d est avantageusement de l'ordre de 0,3 mm. Un galet central 27 est monté libre en rota- tion sur un axe 28 qui est situé dans le prolongement de l'arbre du moteur 6 lorsque le plateau 24 est fixé sur cet arbre du moteur. Ce galet central 27 comporte également une extrémité tronconique qui vient se loger dans l'évidement 20 (voir figure 6). La tête de l'axe 28 est logée totalement à l'intérieur d'un alésage prévu à l'extrémité de ce galet 27. Comme visible sur la figure 5, la longueur du galet 27 est supérieure à celle des galets 22. Ainsi, lorsque cet ensemble est engagé dans l'ouverture 13 et la cassette 7, l'extrémité du galet 27 pénètre, en premier, dans l'espace 29 (voir figure 3) compris entre les satellites 9 et provoque l'écartement de ces satellites, ce qui facilite l'engagement des galets 22 dans lesdits satellites. Le galet 27 est monté sur son axe 28 avec un jeu radial d'auto-centrage (différence entre le diamètre de l'alésage interne du galet 27 et le diamètre externe de l'axe 28) relativement important, notamment de l'ordre de 0,5 mm. Ce galet 27, notamment grâce au jeu d'auto- centrage important, procure un équilibre dynamique de toutes les pressions. La fixation du plateau 24 sur l'arbre de sortie du moteur peut être assurée par tout moyen, notamment par des vis de blocage telles que 30 (figure 1) orientées radialement. Lorsque la cassette 7 est stockée, séparément du moteur 6 et des galets 22 et 27, les satellites 9 sont ramenés vers le centre sous la pres- sion du tube 2 au repos, comme visible sur la figure 3, ce tube restant ouvert jusqu'à stabilisation des satellites dans une position tangentielle d'appui réciproque. Ceci permet d'éviter un collage entre les parois du tube lors du stockage, collage qui pourrait se produire si le tube était stocké écrasé. Le tube 2 peut être maintenu en place par deux bagues d'arrêt soudées prévues pour etre coincées dans des logements précis sous la pression d'une col- lerette d'appui solidaire du couvercle de la cassette. En fabrication de série, ce tube 2 se monte dans la cassette très rapidement. Ceci étant, le fonctionnement de la pompe est le suivant. La cassette 7 ayant été mise en place sur le plateau 5, les galets 22 se trouvent à l'intérieur des satellites tubulaires 9, lesquels sont en appui contre le galet central 27. La cassette est encliquetée sur le bati du moteur par une légère rotation qui, après engagement des ergots 15 dans la partie de-grand diamètre de la boutonnière 14, place lesdits ergots dans la partie plus étroite de cette boutonnière que ne peut traverser la tête des ergots 15. Les galets d'entratnement 22 viennent se loger avec un léger jeu à l'intérieur des satellites tubulaires 9, tandis que le galet d'appui central 27 vient exercer sa pression contre l'extérieur des satellites 9 qui s'écartent jusqu'à l'étanchéité de fermeture du tube 2 corps de pompe sur lui-même. Ce montage peut être réalisé en quelques secondes, d'une seule main. L'action de pompage est obtenue lorsque le moteur 6 est mis en rotation, entraînant le plateau 5 et les satellites 9. Les galets 22, entraînés par le plateau 5, n'attaquent pas directement le tube 2 corps de pompe, ce qui permet d'éviter l'étirement du corps de pompe vers l'orifice de refoulement et la tendance à la fer- meture de l'orifice d'aspiration. Il en résulte une courbe de débit de la pompe en fonction de la vitesse de rotation relativement régulière. Le galet libre central 27 procure un appui et un équilibre dynamique de toutes les pressions de fonctionnement. Par un choix judicieux de l'épaisseur de paroi des satellites 9 on peut agir sur la pression de sortie des fluides pompés. En se reportant aux figures 7 et 8, on peut voir une variante de réalisation d'une cassette et d'une pompe conformes à l'invention. Les éléments des figures 7 et 8 jouant des rôles identiques ou simi- laires à des éléments déj& décrits à propos des figures précédentes sont désignés par des références numériques égales à la somme du chiffrre 100 et de la référence utilisée sur les figures précédentes, sans que leur description soit reprise en détail. Le bottier 108 de la cassette 107 comprend une couronne centrale cylindrique 31 sur laquelle est fixé, de part et d'autre par encliquetage, un flasque 32, 33, chaque flasque comportant l'un des chemins de roulement 116, 117. Le flasque 33 forme le couvercle 119 qui est déporté suivant la direction axiale par rapport à la bordure servant à l'encliquetage sur la couronne 31. Le flasque 32 situé du cOté du moteur d'entratnement 106 comporte une bordure 34 sensible- ment tronconique dont le diamètre augmente en direc- tion du moteur 106. Cette bordure 34 permet d'assurer la fixation du bottier et de la cassette 107 sur le carter du moteur d'entratnement 106 par coopération de ladite bordure 34 avec des dents 35 prévues sur toute la périphérie d'une couronne dentée 36 liée au carter du moteur 106. Les dents 35 font saillie radialement par rapport au plan moyen de la couronne, comme visible sur la figure 7 et sont régulièrment réparties sur toute la circonférence comme visible sur la figure 8. Un espace 37 sépare deux dents successives. Chaque dent 35 présente une certaine élasticité dans le sens radial, notamment par flexion à sa racine, pour per- mettre le franchissement de l'extrémité de grand diamètre de la bordure 34 et la préhension de la sur- face tronconique de ladite bordure. L'effet de rampe créé par les surfaces inclinées des dents et de la bordure 34 permet d'appliquer avec une pression axiale la partie du flasque 32 en regard de la zone de la couronne 36 située à l'intérieur, dans le sens radial, des dents 35. La couronne 36 constitue un porte-cassette particulièrement simple et avantageux, permettant la mise en place de la cassette d'une seule main, sans avoir à imposer une orientation particulière prédéterminée de la cassette 107 par rapport au carter du moteur 106. Dans l'exemple de réalisation considéré sur la figure 7, l'organe d'entraînement 105 est constitué par un arbre engagé intérieurement entre les satel- lites tubulaires 104. La figure 9 représente une variante de réalisation dont les éléments jouant des rôles iden- tiques à des éléments déjà décrits à propos des figures 1 à 6 sont désignés par des références numériques égales à la somme du nombre 200 et de la référence utilisée sur ces figures 1 à 6. Le bottier 208 présente une gorge intérieure 37 à section concave, tournée vers l'axe du boîtier, dans laquelle vient se loger le tube déformable 202. Les satellites 209 ont une forme extérieure en tonneau 38, à courbure convexe combinée avec la courbure con- cave 37 de la gorge du bottier. Les satellites 209 comportent, de part et d'autre de la zone en tonneau 38, une zone cylindrique 39, 40 propre à rouler sur le chemin de roulement associé 216, 217. Les satellites 204 peuvent comporter un logement intérieur cylindrique pour permettre l'entrée de planétaires semblables à ceux représentés sur la figure 1. Le bottier 208 de la figure 9, à profil intérieur concave, permet un autocentrage du tube et des satellites 209 de sorte qu'il n'est pratiquement plus nécessaire de prévoir des épaulements de part et d'autre des satellites pour les maintenir suivant la direction axiale. Il en résulte une diminution sensi- ble de l'usure des satellites, et une durée de vie plus grande de la cassette. On réduit en outre l'échauffement. L'étanchéité réalisée par l'écrasement du tube 202 entre la surface concave 37 et la surface convexe 38 du galet est meilleure, 26 4 4 212 notamment au niveau de la commissure. Ceci permet d'obtenir des pressions de refoulement de la pompe plus élevées et une économie d'énergie pour un même débit. La cassette et la pompe conformes à l'invention présentent de nombreux avantages. Il y a un auto-centrage entre la pompe et le moteur, sans pression radiale, protégeant les paliers du moteur. Un rattrapage automatique de jeu se pro- duit, et les contraintes axiales sur les axes des galets sont supprimées. Le fonctionnement de la pompe est silencieux et son montage est facile lors d'une fabrication de série. Le faible coOt de fabrication et la facilité de montage permettent l'utilisation de cassettes jetables notamment pour les applications médicales. Le corps de pompe présente une endurance maximale alors que les tolérances de fabrication restent faciles à tenir avec des pièces en matière plastique brutes de moulage. Il est possible d'effectuer une stérilisation à l'oxyde d'éthylène par l'accès de cir- culation ambiante dans le tube ouvert de la cassette au repos. Un minimum de pièces sont en mouvement avec des frictions réduites et des contraintes dynamique- ment équilibrées procurant un excellent rendement mécanique, et offrant la possibilité d'utilisation de moteurs de faible puissance, moins onéreux et plus fiables. Une ventilation naturelle maximale se pro- duit, lors du fonctionnement, ce qui évite l'échauffement. t Une précision des débits des pompes est obtenue grace à la possibilité de standardisation plus poussée dans le montage automatique des tubes corps de pompe dans les cassettes, avec des cotes rigoureuses. Le plateau d'entratnement, monté sur l'axe moteur, peut être facilement changé et est d'un faible coût en raison de la mécanique élémentaire fabriquée en matière plastique. Les satellites tubulaires 9, comme déjà indiqué, peuvent être obtenus économiquement par tronçonnage de tube extrudé, ce qui évite un moule de production onéreux. Il existe une bonne compatibilité de fonc- tionnement de cette pompe avec des moteurs pas-à-pas ou des moto-réducteurs asservis. Il est possible de fabriquer facilement les pièces tournantes en matériaux à haute résistance tels que des polyimides, des fibres de carbone, des fibres aramid, destinés à des applications de technologie avancée. Les contrOles de qualité des cassettes sont facilement réalisables en fin de chatne de fabrica- tion, permettant un étalonnage rigoureux du débit des cassettes. Il est à noter qu'avec quatre satellites, le tube 2 est fermé, par écrasement, en au moins deux endroits. REVENDICATIONS 1. Cassette pour pompe péristaltique à tube déformable, constituée d'un bottier qui comporte, au voisinage de chacune de ses extrémités, un chemin de roulement cylindrique contre lequel sont propres à s'appliquer et à rouler des satellites qui écrasent le tube déformable situé entre les deux chemins de roule- ment, caractérisée par le fait que les satellites (9, 109, 209) sont tubulaires et montés librement à i'intérieur du bottier (8, 108, 208), dans la con- cavité du tube déformable, ce bottier comportant, d'un côté au soins, une ouverture centrale (13, 113, 213) d'un diamètre suffisant pour permettre l'entratnement des satellites soit directement à partir d'un plateau rotatif (5) muni de planétaires (22) propres à s'engager dans les satellites tubulaires, soit à par- tir d'un arbre (105) engagé intérieurement entre les satellites tubulaires. 2. Cassette selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, lorsqu'elle est séparée du moteur, les satellites (9, 109, 209) sont ramenés vers le centre sous la pression du tube (2, 102, 202) au repos, ce tube restant ouvert, ce qui rend possible une stérilisation complète aisée. 3. Cassette selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le bottier (208) présente une gorge intérieure (37) à section concave dans laquelle vient se loger le tube déformable (202), tandis que les satellites (209) ont une forme extérieure en tonneau (38), à courbure convexe, combinée avec la courbure concave de la gorge (37) du bottier, pour appuyer sut le tube déformable, chaque satellite (209) comportant, de part et d'autre de la zone en tonneau, une zone cylindrique (39, 40) propre à rouler sur un chemin de roulement associé (216, 217), le profil concave (37) du bottier assurant un autocentrage du tube et des satellites. 4. Cassette selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que le bottier (108) comprend une couronne centrale cylindrique (31) sur laquelle sont fixés, notamment par encliquetage de part et d'autre, des flasques (32, 33), chaque flasque compor- tant un chemin de roulement interne (116, 117), le flasque (32) situé du coté du moteur d'entraînement (106) comportant une bordure (34) sensiblement tron- conique permettant d'assurer la fixation du bottier (108) sur un carter de moteur d'entratnement par coopération de cette bordure tronconique (34) avec des dents (35) prévues sur toute la périphérie d'une couronne dentée (36) liée au carter du moteur. 5. Cassette selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que les satellites tubulaires (9, 109, 209) sont réalisés en une matière plastique élastique. 6. Pompe peristaltique équipée d'une cassette selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée par le fait qu'elle comprend un moteur dont l'arbre de sortie est muni d'un plateau (24) portant des axes (23) sur lesquels sont montés fous des galets (22) propres à s'engager dans les satellites tubulaires, le plateau (24) comportant notamment un axe (28) situé dans le prolongement de l'arbre du moteur et sur lequel est monté fou un galet central (27) avec un jeu d'autocentrage relativement important. 7. Pompe selon la revendication 6, caractérisée par le fait que le bottier (8) de la cassette est fermé, du cOté opposé au moteur, par un couvercle (19) rapporté, l'un (17) des chemins de roulement pour les satellites (9) étant prévu sur la face intérieure de ce couvercle (19). 8. Pompe selon la revendication 6 ou 7, caractérisée par le fait que le plateau (24) porte quatre galets (22) et un galet central (27).