Brevet FR2710962A1 — publié le 19950414

ELECTRO-VANNE ET NOUVEAU TYPE D'APPAREIL DE MASSAGE METTANT EN OEUVRE UNE TELLE ELECTRO-VANNE. La présente invention concerne un nouveau type d'électro-vanne pouvant être utilisée pour mettre en communication deux circuits maintenus à des pressions différentes et permettant l'écoulement de l'air (ou autre fluide) depuis la zone à haute pression vers la zone à basse pression. Elle a trait plus particulièrement à un nouveau type d'électro-vanne dont la conception est telle qu'elle permet d'obtenir non seulement un fonctionnement en tout ou rien (circulation de l'air lorsqu'elle est ouverte/arrêt de cette circulation lorsqu'elle est fermée), mais également un débit contrôlé du flux d'air entre deux valeurs prédéterminées, avec possibilité de réglage entre lesdites valeurs, et ce de telle sorte que l'on puisse obtenir une alternance de deux phases, de fréquence variable, l'une pendant laquelle le débit d'air est maintenu à une valeur constante, créant donc une aspiration également d'intensité constante au niveau de l'entrée du conduit d'admission débouchant dans la zone à haute pression, et une phase pendant laquelle l'appel ou débit d'air à l'entrée du circuit à haute pression, décroît progressivement jusqu'à une valeur minimale prédéterminée lorsque la pression dans le circuit basse pression tend à se rapprocher de la valeur de la haute pression s'exerçant à l'entrée dudit circuit. Dans la suite de la description, l'invention sera décrite pour une électro-vanne interposée sur la longueur d'un circuit dont une extrémité peut déboucher à l'air libre, la haute pression régnant à l'entrée dudit circuit et étant alors équivalente à la pression atmosphérique, et dont la sortie est reliée, quant à elle, à un système d'aspiration (pompe à vide) correspondant donc au circuit basse pression de l'ensemble. Il est évident que cela n'est pas limitatif et qu'un tel type de vanne pourrait être interposé sur tout type de circuit comportant une entrée à haute pression, et ce quelle que soit sa valeur, et une sortie à pression inférieure. A ce jour, les électrovannes conventionnelles sont très souvent constituées essentiellement d'un piston soumis à l'action de moyens de rappel (ressorts), et dont les déplacements, commandés éventuellement de manière pneumatique, permettent d'interrompre ou d'assurer le passage d'un flux de fluide (air) entre un circuit d'admission à haute pression et un circuit d'évacuation à pression inférieure. Ces électrovannes nécessitent en général des noyaux lourds entraînant une inertie importante. Elles sont donc difficilement utilisables sur des circuits à basse pression, utilisés notamment pour créer une aspiration, tels que par exemple sur des appareils de massage du type de ceux décrits dans les brevets européens 224 422 ou 284 527. Comme cela ressort de ces documents, lorsque l'on souhaite avoir la possibilité de plusieurs réglages différents, il est nécessaire d'utiliser une pluralité d'éléctrovannes pouvant être commandées indépendamment les unes des autres. Parmi d'autres solutions, il a été également proposé des électrovannes à débits variables inadaptés lorsque l'on souhaite obtenir des temps de réponse très courts. Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, un nouveau type d'électro-vanne, de conception particulièrement simple, ne nécessitant aucune ressort de rappel pour son fonctionnement, qui non seulement présente une très grande sécurité d'emploi, mais également, permet de pouvoir faire varier à volonté, de manière programmée, le débit d'air (ou autre fluide) que l'on souhaite véhiculer entre un circuit d'admission débouchant dans une zone à haute pression (pression atmosphérique par exemple), et un circuit d'évacuation relié à une zone basse pression (pompe d'aspiration), permettant ainsi d'obtenir aisément des taux d'aspiration d'intensité variables. Un tel ensemble peut être utilisé sur tous types d'appareillage où l'on souhaite obtenir un tel taux variable de la circulation de fluide (circulation d'air créant une aspiration à l'entrée de l'appareillage), et plus particulièrement sur des appareillages de massage du type décrit dans les brevets européens 224 422 et 284 527 précités. Dans une telle application, l'utilisation de l'électrovanne conforme à l'invention permet non seulement de réaliser un massage du type "palpé roulé" classique, le taux d'aspiration pouvant être maintenu constant si on le désire pendant toute la phase de massage, mais également offre la possibilité de réaliser de manière simple un fonctionnement "séquentiel, pulsé, rythmique", tel qu'en cours de l'opération de massage, le taux d'aspiration varie de manière cyclique, permettant ainsi de combiner à une opération de massage "palpé-roulé" conventionnel où le phénomène d'aspiration et de prise du pli de peau est maintenu à un niveau constant à une phase où l'aspiration diminue progressivement pour atteindre une valeur minimale prédéterminée, après laquelle elle revient progressivement à la valeur maximale également prédéterminée, provoquant ainsi un effet de "vibration" et de variation de la force d'aspiration et de prise du pli de peau, améliorant ainsi l'efficacité de cette technique, et permettant également une mise en oeuvre plus aisée de l'appareillage sur le patient. D'une manière générale, le nouveau type d'électro-vanne conforme à l'invention, se présente sous la forme d'un boitier, avantageusement cylindrique, et qui constitue une chambre à l'intérieur de laquelle débouche, d'une part, un conduit dit "conduit d'admission" ou "à haute pression", relié à l'appareillage "tête de massage par exemple" à l'entrée duquel on souhaite créer un phénomène d'aspiration et, d'autre part, un conduit dit "conduit de sortie" ou "basse pression" relié à une source d'aspiration (pompe à vide); L'ensemble conforme à l'invention se caractérise en ce que à l'intérieur de ladite chambre, se trouve disposé un clapet, déplaçable librement sous l'action d'une force électromagnétique, de manière à venir obturer l'orifice du conduit relié à l'appareillage, et dont le rappel, en l'absence de force électromagnétique, sous l'action de la source d'aspiration, est limité afin qu'il n'obture pas ledit conduit d'aspiration, ledit clapet étant conçu pour autoriser dans cette dernière position, un écoulement continu de fluide (air) avec un débit maintenu à un niveau prédéterminé, fonction de la différence de pression entre la zone haute pression et la zone basse pression et de l'éventuelle perte de charge du dispositif. Un tel écoulement de l'air peut être obtenu soit en prévoyant des orifices dans l'épaisseur du clapet, soit par le biais d'un jeu périphérique entre ledit clapet et la paroi de la chambre à l'intérieur de laquelle il peut se déplacer sous l'action de la force électro-magnétique, et qui tend alors à le rapprocher de l'orifice du conduit relié à l'appareillage soumis à la haute pression (pression atmosphérique). Des guides longitudinaux peuvent être prévus à l'intérieur de la chambre renfermant le clapet de manière à ce qu'il ne se mette pas en biais. La structure de l'électrovanne conforme à l'invention permet non seulement un débit de fluide important, et comme les déplacements du clapet sont de très faible amplitude (de l'ordre de quelques millimètres), cela permet d'avoir un temps de réponse très court de l'ordre de quelques millisecondes. De plus, le clapet pouvant être très léger, on élimine les phénomènes d'à-coup et le niveau sonore est peu élevé. Un autre avantage réside dans le fait qu'une telle électrovanne peut ne pas fonctionner en tout ou rien (arrêt total ou débit du fluide), mais permet également un fonctionnement variable, continu, entre un débit maximal, constant, pouvant être maintenu pendant une durée prédéterminée lorsque le clapet n'est pas soumis à l'action de l'électroaimant, et un débit décroissant progressivement jusqu'à une valeur minimale, également prédéterminée, lorsque le clapet est rappelé sous l'action de l'électro-aimant. Grâce à une telle solution, il est donc possible, en fonction de la fréquence et de la durée de la mise en action de la source électromagnétique, d'obtenir une alternance de deux phases de débit, pouvant être modulées à volonté, l'une pendant laquelle l'appareillage assure un taux d'aspiration constant maintenu à un niveau prédéterminé (électroaimant non alimenté), et l'autre, lorsque l'électro-aimant est actionné, et que le clapet vient donc obturer le conduit relié à la zone haute pression, pendant laquelle le débit (donc le taux d'aspiration) diminue progressivement et pourrait arriver à un seuil nul lorsque le circuit atteindrait la pression extérieure (pression atmosphérique). Dans le cas d'un appareil de massage faisant appel à un phénomène d'aspiration, lorsque l'on atteint une valeur proche de la valeur haute pression, on provoque soit l'arrêt de l'action de l'électro-aimant, de manière à ramener le disque d'obturation dans une position telle que l'air puisse s'écouler normalement dans l'ensemble du circuit, sous l'action de la zone basse pression, soit on fixe la force de rappel (FM) exercée par l'électro-aimant à une valeur telle qu'elle soit supérieure à celle exercée par la zone basse pression, mais inférieure à celle exercée par la zone haute pression, ce qui permet un battement du disque dans la chambre et une fermeture périodique de la vanne. il convient également de noter que grâce à une telle électrovanne, il est également possible d'assurer un déplacement du clapet, de telle sorte qu'il vienne simplement à proximité de l'orifice relié à la zone haute pression, sans obturer ce dernier. L'invention et les avantages qu'elle apporte sera cependant mieux comprise grâce à l'exemple de réalisation donné ci-après à titre indicatif, mais non limitatif, et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels - la figure I est une vue schématique en élévation et en coupe d'une électro-vanne réalisée conformément à l'invention; - la figure 2 est un diagramme schématique illustrant l'ensemble des moyens permettant la commande et le contrôle d'un appareil de massage faisant appel à un phénomène d'aspiration au moyen d'une électrovanne conforme à l'invention. Si l'on se reporte à la figure 1, l'ensemble conforme à l'invention se présente donc sous la forme d'un boitier, désigné par la référence générale (1), de forme cylindrique. Les deux extrémités (2,3) de ce boitier sont raccordées d'une part, par un conduit (4) dit "conduit de sortie basse pression" relié à une source d'aspiration (pompe (20) (voir figure 2) et, d'autre part, un conduit (5), dit "conduit d'admission ou conduit haute pression", relié à l'appareillage (6) à alimenter, par exemple une tête de massage réalisée conformément aux enseignements des brevets européens précités ou à tout autre type de tête de massage impliquant pour sa mise en oeuvre l'utilisation d'un phénomène d'aspiration pneumatique. En se reportant au document précité, dont le contenu est intégré à la présente demande en tant que besoin, une telle électro-vanne est donc destinée à être substituée à l'ensemble des électro-vannes référencées (34) dans l'EP-224 422. Conformément à l'invention, le boitier (1) est conçu de manière à définir une chambre (7) à l'intérieur de laquelle débouche le conduit basse pression (4) relié à la source d'aspiration et l'extrémité (8) du conduit d'admission (5) relié à la tête de massage (6), tête qui est donc soumise à l'action de la pression atmosphérique. A l'intérieur de la chambre séparant les deux conduits (4,5), se trouve disposé un clapet (9), en forme de disque, et qui est librement déplaçable dans ladite chambre (7). Un électro-aimant (10) est également disposé à l'intérieur du boitier (1) (il pourrait éventuellement être disposé à l'extérieur) et permet, lorsqu'il est sous tension, d'exercer une force électromagnétique (FM), qui tend à rapprocher le clapet (9) de l'orifice (8) du conduit (5). Lorsque l'électro-aimant (10) n'est pas alimenté, le disque (8) est alors repoussé en direction du conduit (4) sous l'action de la force créé à l'intérieur dudit conduit (4) par l'aspiration provoquée par la pompe (20). Conformément à l'invention, pour permettre une circulation de l'air à l'intérieur du conduit (4), et donc une aspiration à l'entrée de l'ensemble de massage (6), des butées latérales (11) (ou couronne continue) sont prévues à l'intérieur de ladite chambre (7), afin de limiter le déplacement du clapet (9) en direction dudit conduit (4). L'écoulement de l'air au travers du clapet (9) peut être obtenu simplement en prévoyant un jeu périphérique entre ce dernier et la paroi interne de la chambre (7), mais avantageusement, il sera obtenu en prévoyant des orifices (12) dans l'épaisseur, orifices qui seront disposés dans une zone médiane de manière à être situés à l'extérieur de la périphérie du conduit (5), afin que ce dernier puisse être obturé lorsqu'il est rappelé sous l'action de la force électromagnétique (position représentée en traits pleins à la figure 1). Il convient également de noter que l'amplitude des déplacements dudit clapet à l'intérieur de la chambre est très faible, en général simplement de l'ordre de quelques millimètres, permettant ainsi d'avoir un temps de réponse très court. Grâce à un tel ensemble, lorsque l'électro-aimant (10) est excité, le clapet (9) tend donc à venir se rapprocher jusqu'à obturer la sortie du conduit (5), entraînant ainsi une augmentation de la pression à l'intérieur dudit conduit (5). Grâce à un tel ensemble, lorsque l'électro-aimant (14) n'est pas excité, le clapet (9) tend donc toujours à être maintenu écarté de l'orifice de sortie du conduit (5), ce qui permet d'avoir un débit d'air continu, constant, provoquant une aspiration également constante à l'entrée de la tête de massage (6), et ce pendant une durée prédéterminée. Lorsque l'on souhaite faire varier le taux d'aspiration à l'entrée de la tête de massage (6), l'électro-aimant (10) est excité et, par suite, le dapet (9) tend donc à venir obturer la sortie du conduit (5), ce qui entraîne donc une augmentation progressive de la pression à l'intérieur dudit conduit (5) jusqu'à une valeur tendant à se rapprocher de la valeur haute pression (pression atmosphérique) qui règne à l'extérieur de l'ensemble. Lorsque cette pression atteint un seuil maximal prédéterminé correspondant à un taux d'aspiration minimal de la tête de massage (6), pression contrôlée par un capteur, l'alimentation de l'électro-aimant est coupée et le clapet (9) est repoussé à l'intérieur de la chambre (7) contre les butées (11). L'aspiration produite par la pompe (20) permet donc un écoulement de l'air dans l'ensemble du circuit. En excitant l'électro-aimant selon une fréquence déterminée, on obtient un déplacement rythmé, alternatif du clapet (9) entre la sortie du conduit d'alimentation (5) et les butées (11), provoquant donc à l'entrée de la tête de massage (6) un phénomène de vibration aspirante. La mise en oeuvre d'une telle électro-vanne sur un ensemble de massage présentant un tel phénomène d'aspiration, peut être réalisée de la manière illustrée à la figure 2. Dans un tel cas, l'électro-vanne (1) est donc interposée sur le circuit reliant la tête de massage (6) à une pompe à vide (20), et définissant ainsi un circuit d'admission (5) à haute pression (HP) et un circuit (4) à basse pression (BP). Sur le circuit (5), est monté un filtre (21) destiné à éviter l'aspiration de poussières par la pompe à vide (20). L'ensemble est associé à des moyens programmant le taux d'aspiration à l'entrée de la tête de massage (6), et le maintien d'aspiration d'une valeur prédéterminée ainsi que de la durée. De tels moyens sont constitués essentiellement par un ensemble de régulation et de contrôle, comprenant essentiellement un capteur de pression (22) monté en dérivation sur le circuit (5), le circuit de commande de l'électro-vanne (1) comprenant un comparateur (23) (ou amplificateur différentiel) qui reçoit deux informations en entrée, à savoir - le signal de consigne obtenu à partir d'une valeur programmée sur un tableau de commande (24) de la valeur de dépression - le signal réel obtenu à partir de l'information électrique délivrée par le capteur de pression (22), monté sur le circuit pneumatique (5). Grâce à un tel ensemble, il est donc possible de programmer l'opération de massage de telle sorte qu'il se produise deux phases, une première phase telle que l'on obtienne une aspiration ayant une valeur prédéterminée pendant une durée également prédéterminée, lorsque l'élecro-aimant rappelant le clapet (9) n'est pas excité et que ledit disque repose sur les butées (11), l'air s'écoulant alors librement entre les conduits (5) et (4) au travers des orifices (12) et une seconde phase, lorsque l'électro-aimant (10) est excité et qu'il rappelle donc le clapet (9) contre l'orifice de sortie du conduit (5), phase également de durée prédéterminée, pendant laquelle le taux d'aspiration varie de manière cyclique provoquant ainsi un effet de "vibration" et de "variation" de la force de prise du pli de peau. Une telle électrovanne de conception particulièrement simple, autorise un grand débit et permet d'obtenir des temps de réponse très courts (de l'ordre de quelques millisecondes), peut être utilisée dans tous les cas où l'on souhaite pouvoir faire varier très rapidement, selon une fréquence qui peut également être variable, le débit d'un fluide (air notamment) entre deux zones soumises à des pressions différentes. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit précédemment, mais elle en couvre toutes les variantes réalisées dans le même esprit. Ainsi, par exemple, il pourrait être envisagé de donner au clapet (9) une autre configuration que celle d'un disque plat. Par ailleurs, il est évident que la vanne conforme à l'invention pourrait également être utilisée pour d'autres applications, et en général dans tous les cas où l'on souhaite réaliser une régulation commandée de la zone haute pression vers la zone basse pression. Par exemple, une telle électro-vanne pourrait être utilisée pour réaliser un traitement par jets de fluide (eau ou air). Dans un tel cas, la tête de massage par aspiration décrite précédemment, serait remplacée par une pompe de surpression qui délivrerait le fluide (air ou eau) toujours dans le même sens, la vanne le régulant de la même manière, ledit fluide étant alors expulsé du côté de la zone basse pression à la sortie de laquelle serait alors disposée une buse ou tête de traitement. REVENDICATIONS 1/ Electro-vanne sans ressort de rappel se présentant sous la forme d'un boitier (1), constituant une chambre (7) à l'intérieur de laquelle débouche, d'une part, un conduit (5) dit "conduit d'admission" ou "à haute pression", relié à l'appareillage (6) (tête de massage par exemple), à l'entrée duquel on souhaite créer un phénomène d'aspiration et, d'autre part, un conduit (4) dit "conduit de sortie" ou "basse pression" relié à une source d'aspiration (20) (pompe à vide), caractérisée en ce que à l'intérieur de ladite chambre (7), se trouve disposé un dapet (9), déplaçable librement sous l'action d'une force électromagnétique (FM), de manière à venir obturer l'orifice (8) du conduit (5) relié à l'appareillage, et dont le rappel, en l'absence de force électromagnétique, sous l'action de la source d'aspiration, est limité afin qu'il n'obture pas ledit conduit d'aspiration (4), ledit clapet étant conçu pour autoriser dans cette dernière position, un écoulement continu de fluide (air) avec un débit maintenu à un niveau prédéterminé, fonction de la différence de pression entre la zone haute pression (HP) et la zone basse pression (BP) et de l'éventuelle perte de charge du dispositif. 2/ Electro-vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'écoulement du fluide est obtenu par l'intermédiaire d'orifices (12) réalisés dans l'épaisseur du clapet (9), orifices disposés dans une zone médiane à l'extérieur de la périphérie du conduit (5), afin que ce dernier puisse être obturé lorsqu'il est rappelé sous l'action de la force électromagnétique. 3/ Electro-vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'écoulement de l'air est obtenu par le biais d'un jeu périphérique entre ledit clapet (9) et la paroi de la chambre (7), à l'intérieur de laquelle il peut se déplacer, des guides longitudinaux pouvant être prévus à l'intérieur de la chambre (7) pour que le clapet ne se mette pas en biais. 4/ Appareillage de massage dont la tête (6) est reliée par un circuit à une pompe à vide (20), permettant ainsi d'exercer un phénomène d'aspiration sur le patient, caractérisé en ce que une électo-vanne (1) réalisée conformément aux revendications 1 à 3, est interposée sur ledit circuit, et permettant ainsi d'obtenir non seulement un fonctionnement en tout ou rien, mais également un débit contrôlé du flux d'air entre deux valeurs prédéterminées, avec possibilité de réglage entre lesdites valeurs, et ce de telle sorte que l'on obtienne une alternance de deux phases, de fréquence variable, l'une pendant laquelle le débit de fluide est maintenu à une valeur constante créant donc une aspiration également d'intensité constante lorsque le clapet (9) n'est pas soumis à l'action de la force électromagnétique, et une phase pendant laquelle l'appel au débit d'air au niveau de la tête de massage, décroît progressivement jusqu'à une valeur minimale lorsque le dapet est rappelé sous l'action de la force électromagnétique. 5/ Appareil de massage selon la revendicaton 4, caractérisé en ce que la tête (6) a une structure telle qu'il permet de réaliser un massage du type "palpé-roulé".