Brevet FR3001897A1 — publié le 20140815

L'invention concerne un appareil d'assistance respiratoire équipé d'une micro- soufflante ou turbine motorisée destinée à générer un flux de gaz sous pression, en particulier un flux d'air. Plus particulièrement, l'invention porte sur la volute avec diffuseur de gaz de forme particulière. Certains appareils d'assistance respiratoire mettent en oeuvre des micro-soufflantes ou turbines servant à générer un gaz sous pression, en général de l'air ou de l'air enrichi en oxygène, qui est ensuite envoyé vers les voies aériennes d'un patient. Une turbine ou micro-soufflante de ce type est notamment décrite par le document EP-A-2102504 qui enseigne un appareil d'assistance respiratoire permettant une délivrance régulée d'un gaz, notamment d'air, au moyen d'une turbine comprenant un boîtier, un conduit d'amenée d'air délimité par le boîtier, une volute dont l'ouverture d'entrée est en communication avec le conduit d'amenée d'air, une roue à ailettes, située immédiatement en aval de l'ouverture d'entrée de la volute, comprenant une ouverture d'entrée reliée à cette ouverture d'entrée de la volute et des orifices de sortie débouchant dans la volute, et un moteur d'entraînement de la roue en rotation de manière à générer un flux d'air centrifuge dans la volute. Le flux d'air ainsi généré est recueilli au sein d'un diffuseur de gaz fixé à la volute. Un tel arrangement de turbine est aussi illustré en Figure 1 et détaillé ci-après. Un tel diffuseur a classiquement une forme courbe et un diamètre progressivement croissant avec les centres des sections de différents diamètres coplanaires, comme illustré sur les Figure 2 et 3 notamment. On parle couramment de diffuseur « symétrique » puisque qu'il présente des sections symétriques par rapport à leur plan médian. Ce type de diffuseurs « symétriques » pose certains problèmes, en particulier ils limitent le diamètre du moteur de la turbine pouvant être mis en oeuvre car la partie basse du diffuseur se projette vers le haut du moteur, donc au-delà du plan incluant la surface inférieure de la roue à ailette. Dès lors, si le moteur a un diamètre plus important que celui de la roue, il ne peut venir s'intercaler sous le diffuseur car la partie basse du diffuseur vient alors buter sur le haut du moteur, i.e. de son capotage externe. En d'autres termes, avec ce type de diffuseur symétrique, le diamètre du moteur ne peut pas dépasser celui de la roue à ailettes sauf à modifier l'architecture de l'ensemble et à éloigner la roue à ailettes de la partie haute du moteur en la positionnant plus loin sur l'arbre-moteur. Or, éloigner la roue du moteur n'est pas sans conséquence car cela - crée un porte-à-faux d'autant plus important que l'éloignement est grand, - engendre davantage de vibrations lors de la rotation de l'arbre-moteur, - augmente les nuisances sonores, - conduit à une usure plus rapide des composants, - et accroît aussi l'encombrement global de la turbine. Le problème qui se pose est de pouvoir augmenter le diamètre du moteur au-delà de celui de la roue à ailettes sans éloigner la roue à ailettes du moteur, c'est-à-dire sans avoir à repositionner la roue à ailettes sur l'arbre-moteur de la turbine. La solution est un appareil d'assistance respiratoire comprenant une turbine motorisée coopérant avec une roue à ailettes pour générer un flux de gaz et une volute comprenant un diffuseur de gaz ayant une forme de conduit recourbé pour recueillir au moins une partie du flux gazeux généré par la turbine, caractérisé en ce que le diffuseur a une forme de conduit comprenant n sections successives, avec n > 1, de diamètres internes Dl, D2... Dn progressivement croissants sur au moins une partie de la longueur L dudit diffuseur, les centres CS1, CS2,...CSn des n différentes sections du diffuseur étant alignés sur une courbe hélicoïdale tridimensionnelle. Selon le cas, l'appareil d'assistance respiratoire de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - le diffuseur de gaz a une forme de conduit annulaire ou quasi annulaire. - les sections du diffuseur sont tangentes en partie basse à un plan perpendiculaire à l'axe du moteur. - les sections du diffuseur sont tangentes en partie centrale à un cylindre concentrique à l'axe du moteur. Le cylindre a un diamètre compris entre 20 et 100 mm, typiquement 35 mm. - le diffuseur a une forme de conduit de diamètre interne progressivement croissant entre l'entrée du diffuseur et la sortie du diffuseur. - la longueur L du diffuseur est d'au moins 10 cm, de préférence entre 10 et 15 cm. - le diamètre interne du diffuseur est compris entre 2 et 25 mm, de préférence entre 4 et 11 mm. - les n sections successives ont des diamètres internes Dl, D2... Dn progressivement croissants sur toute ou quasiment toute la longueur L du diffuseur. - le diffuseur comprend une surface inférieure tangente à un plan PT perpendiculaire à l'axe du moteur. - le moteur a un diamètre supérieur au diamètre de la roue. - le diffuseur est en matériau polymère, par exemple en polycarbonate. - le moteur de la turbine est surmonté d'une volute comprenant un compartiment interne englobant la roue à ailettes, et au moins une partie d'un conduit d'évacuation servant à l'acheminement du gaz débité par ladite roue à ailettes, et une ouverture d'entrée par laquelle est aspiré du gaz lorsque la roue à ailettes est entraînée en rotation par le moteur électrique, la roue à ailettes étant située immédiatement en aval de l'ouverture d'entrée. La présente invention va maintenant être décrite plus en détail en références aux Figures annexées parmi lesquelles : - la Figure 1 représente une vue en coupe d'une micro-soufflante ou turbine agencée dans un appareil d'assistance respiratoire selon l'art antérieur, - la Figure 2 illustre l'alignement coplanaire des centres des sections de différents diamètres d'un diffuseur selon l'art antérieur, - les Figures 3a à 3d schématisent un diffuseur selon l'art antérieur, - les Figures 4 et 5a à 5d schématisent un mode de réalisation d'un diffuseur selon l'invention équipant la micro-soufflante ou turbine d'un appareil d'assistance respiratoire, et - les Figures 6a à 6c permettent de comparer l'association d'un diffuseur selon l'art antérieur et d'un diffuseur selon l'invention à un moteur de diamètre inférieur ou, le cas échéant, supérieur à celui de la roue. La Figure 1 schématise une micro-soufflante ou turbine 1 motorisée classique, représentée en coupe, agencée au sein d'un appareil d'assistance respiratoire selon l'art antérieur. La turbine 1 comprend un moteur 4 électrique qui permet d'entrainer, via un axe rotatif ou arbre-moteur 6, une roue à ailettes 3 servant à générer un flux de gaz, typiquement un flux d'air. Typiquement, le moteur 1 permet d' entraîner la roue à ailettes 3 à une vitesse comprise entre 0 et 100.000 tr/min, typiquement entre 10.000 et 70.000 tr/min. La roue à ailettes 3 se trouve dans une volute 2 qui surmonte la turbine motorisée et qui forme un capotage comprenant une partie inférieure de volute, couramment appelée volute inférieure, et une partie supérieure de volute, appelée volute supérieure, venant se raccorder l'une à l'autre, en général par collage l'une à l'autre, et définissent entre elles un espace interne ou compartiment interne 7 englobant la roue à ailettes 3, c'est-à-dire que la roue à ailettes 3 est prise « en sandwich » dans le compartiment interne 7 aménagé dans les parties inférieure et supérieure de la volute 2. L'air d'alimentation est aspiré (flèche F) par la roue à ailettes 3 via l'ouverture d'entrée 9 de la volute. L'air est envoyé ensuite au patient par la roue à ailettes 3, via un conduit d'évacuation de gaz appelé diffuseur de gaz 5, sous forme d'un flux d'air centrifuge engendré par la rotation de la roue à ailettes 3 lorsqu'elle est entraînée par le moteur 1. Le diffuseur 5 communique fluidiquement avec l'intérieur du compartiment 7 renfermant la roue à ailettes 3 de sorte que le flux d'air généré par la roue à ailettes 3 puisse être recueilli et convoyé au sein dudit diffuseur 5 de gaz. Dans les turbines actuelles, le diffuseur 5 se présente sous la forme d'un conduit de diamètre progressivement croissant qui est par ailleurs symétrique par rapport à un plan de symétrie P-P qui est perpendiculaire à l'arbre-moteur 6 du moteur 4, c'est-à-dire à l'axe A-A. Dans ce cas, les centres CSi, CS2,...CSn des n différentes sections Si, S2,... Sn, i.e. des n diamètres, du diffuseur 5, avec n > 1 (en fait, n peut être très grand, voire même tendre à l'infini), sont coplanaires, c'est-à-dire situés dans le plan de symétrie P-P illustré sur les Figures 1 et 2. Ce type d'agencement classique dans l'état de la technique pose les problèmes susmentionnés, en particulier il oblige à éloigner la roue à ailettes 3 du moteur 4 si l'on souhaite utiliser un moteur 4 de diamètre supérieur à celui de la roue à ailettes 3, ou à l'inverse à limiter la taille du moteur 4, ce qui conduit à des inconvénients majeurs tel que nuisances sonores, vibrations accrues, usure accélérée.... Afin de résoudre les problèmes susmentionnés, la présente invention propose une structure tridimensionnelle particulière du diffuseur 5 de la volute 2, de manière à permettre l'utilisation d'une roue à ailettes 3 de diamètre inférieur à celui du moteur 4, ou plus précisément de son capotage périphérique renfermant les composants du moteur 4, en particulier le rotor, le stator... Plus précisément, la structure tridimensionnelle particulière du diffuseur 5 selon la présente invention est détaillée en Figures 4 et 5. Le diffuseur 5 se présente là encore sous la forme d'un conduit de diamètre progressivement croissant, c'est-à-dire présentant des sections successives Si, S2,... Sn de diamètre croissant, conformé de sorte que les centres CSi, CS2,...CSn des n différentes sections (n> 1) du diffuseur 5 sont alignés sur une courbe hélicoïdale CH tridimensionnelle comme illustré en Figure 4. Le courbe hélicoïdale CH est définie de manière à ce que la totalité des parties inférieures ou basses PB des sections S 1, S2, S3...., Sn soient tangentes à un plan PT 20 perpendiculaire à l'axe AA du moteur 4 comme visible en Figure 4. Le diffuseur 5 selon l'invention est schématisé sur les Figures 5a à 5d en vue de côté et en vue de dessus (Fig. 5c). Comme on le voit, le diffuseur 5 comprend dans ce cas une surface inférieure 8 (située en partie basse PB) tangente à un plan PT perpendiculaire à l'axe AA du moteur 4. Ceci permet d'utiliser un moteur 4 de diamètre voulu, y compris 25 d'un diamètre plus grand que celui de la roue, sans avoir besoin d'éloigner la roue 3 du moteur 4 et donc d'ajouter du porte-à-faux, ce qui permet de limiter les vibrations indésirables et l'usure des composants. Les figures 6a à 6c permettant de comparer l'utilisation d'un diffuseur 5 selon l'invention et d'un diffuseur classique monté sur un moteur 4 de diamètre donné, en 30 particulier de diamètre plus grand que celui de la roue. Ainsi, sur la figure 6a, on voit qu'avec un diffuseur selon l'art antérieur symétrique par rapport à un plan horizontal, le diamètre du moteur 4 doit toujours être inférieur à celui de la roue 3, lorsque la roue 3 doit être positionnée au plus près du moteur 4. Par contre, comme visible sur la Figure 6b, lorsque le diffuseur symétrique doit être associé à un moteur 4 ayant un diamètre supérieur à celui de la roue 3, il faut écarter la roue 3 du moteur 4, c'est-à-dire l'éloigner sur l'arbre moteur 6, pour que la volute et le diffuseur 5, et le moteur n'entrent pas en collision. Selon la solution de l'invention, on utilise un diffuseur 5 non symétrique tel qu'illustré sur la Figure 6c, dont les sections successives de diamètres internes progressivement croissants et ayant leurs centres alignés sur une courbe hélicoïdale tridimensionnelle, le diamètre du moteur 4 peut être supérieur à celui de la roue 3 sans que la volute et le diffuseur 5 n'entrent en collision avec le moteur 4 et ce, même quand la roue 3 est positionnée au plus près du moteur 4, c'est-à-dire lorsqu'elle n'est pas éloignée sur l'arbre-moteur 6. REVENDICATIONS1. Appareil d'assistance respiratoire comprenant une turbine (1) motorisée (4) coopérant avec une roue à ailettes (3) pour générer un flux de gaz et une volute (2) comprenant un diffuseur de gaz (5) ayant une forme de conduit recourbé pour recueillir au moins une partie du flux gazeux généré par la turbine (1), caractérisé en ce que le diffuseur (5) a une forme de conduit comprenant n sections successives, avec n > 1, de diamètres internes (Dl, D2... Dn) progressivement croissants sur au moins une partie de la longueur (L) dudit diffuseur (5), les centres (CS1, CS2,...CSn) des n différentes sections du diffuseur (5) étant alignés sur une courbe hélicoïdale (CH) tridimensionnelle. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diffuseur de gaz (5) a une forme de conduit annulaire ou quasi annulaire. 3. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sections du diffuseur (5) sont tangentes en partie basse à un plan (PT) perpendiculaire à l'axe du moteur (4). 4. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur (L) du diffuseur (5) est d'au moins 10 cm, de préférence entre 10 et 15 cm. 5. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diamètre interne du diffuseur est compris entre 2 et 25 mm, de préférence entre 4 et 11 mm. 6. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les n sections successives ont des diamètres internes (Dl, D2... Dn) progressivement croissants sur toute ou quasiment toute la longueur (L) dudit diffuseur (5). 7. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diffuseur (5) comprend une surface inférieure (8) tangente à un plan (PT) perpendiculaire à l'axe (AA) du moteur (4). 8. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (4) a un diamètre supérieur au diamètre de la roue (3). 9. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diffuseur (5) est en matériau polymère, par exemple en polycarbonate. 10 10. Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (4) de la turbine (1) est surmonté : - d'une volute (2) comprenant un compartiment interne (7) englobant la roue à ailettes (3), et au moins une partie d'un conduit d'évacuation servant à l'acheminement 15 du gaz débité par ladite roue à ailettes (3), et - une ouverture d'entrée (9) par laquelle est aspiré du gaz lorsque la roue à ailettes (3) est entraînée en rotation par le moteur (4) électrique, la roue à ailettes (3) étant située immédiatement en aval de l'ouverture d'entrée.