Brevet FR3066804A1 — publié le 20181130

L'invention concerne un robinet à système de détente intégré ou RDI comprenant un système de fermeture manuel, actionnable manuellement par un opérateur, servant à contrôler la circulation du gaz à basse pression dans un passage secondaire de gaz délivrant le gaz à basse pression et débit fixe, ainsi qu'un récipient de gaz, telle une bouteille de gaz, équipé d'un tel RDI. Les récipients de conditionnement de gaz, en particulier les bouteilles de gaz, sont couramment équipés d'un robinet de distribution de gaz ou d'un robinet à système de détente intégré. Un capotage de protection est généralement agencé sur la bouteille de gaz autour du RDI de sorte de le protéger, comme illustré par les documents EP-A3006811, EP-A-1026438, EP-A-629812 ou EP-A-629937. Les robinets à système de détente intégré sont aussi appelés « robinets à détendeur intégré » ou plus simplement « RDI ». Ils servent à opérer une réduction de pression du gaz traversant le RDI. En effet, les gaz sont stockés dans les récipients de conditionnement de gaz, typiquement les bouteilles ou bonbonnes de gaz, à des pressions très élevées, c'est-à-dire à une pression pouvant atteindre 300 bar absolus ou plus. Il est dès lors indispensable de réduire la pression du gaz au sein du RDI afin de pouvoir l'utiliser à une pression plus basse, par exemple une pression inférieure à 10 bars abs, voire inférieure à 3 ou 4 bars abs. Le gaz non détendu, c'est-à-dire avant son passage dans le système de détente du RDI, est appelé gaz à « haute pression » ou « HP », alors que le gaz détendu, c'est-à-dire après passage dans le système de détente du RDI, est appelé gaz à « basse pression » ou « BP » (i.e., HP > BP). De façon classique, les RDIs comprennent une vanne d'isolation générale isolant la partie du RDI à haute pression, c'est-à-dire la portion de circuit ou passage interne de gaz située en amont du système de détente, des sorties de gaz à basse pression situées en aval du système de détente, c'est-à-dire typiquement d'une sortie de gaz en débit située en aval d'un système de contrôle/régulation de débit, et d'une sortie de gaz en BP. 3066804 2 La vanne d'isolation générale est en général présente en complément d'une fermeture de la sortie en débit par une position fermée de la commande de sélection des débits du système de régulation de débit , et de la sortie en BP par un clapet commandé par ressort. 5 Or, le problème lié à la présence d'un système de fermeture situé en amont de la détente repose essentiellement sur le risque d'inflammation du gaz, lié à la montée brutale en pression du gaz, en particulier lorsque le gaz est de l'oxygène, lors de l'ouverture du système de fermeture, du fait d'un phénomène de compression adiabatique. 10 Il existe par ailleurs des RDIs ne comprenant pas de vanne d'isolation générale mais comme précédemment une sortie en débit avec position fermée sur la commande de sélection des débits, et une sortie BP fermée par un clapet commandé par ressort. Cependant, une telle architecture sans vanne d'isolation générale présente l'inconvénient majeur de rendre obligatoire une déconnection du tuyau flexible ou du 15 dispositif connecté à la sortie BP pour pouvoir couper le débit de gaz BP sortant par cette sortie BP. En d'autres termes, on se heurte à une impossibilité d'isoler le gaz dans la bouteille lorsqu'un appareil est connecté au raccord de sortie en pression car le clapet auto-obturant est maintenu ouvert par la connexion. Ceci correspond à certains usages fréquents en milieu hospitalier, par exemple dans le cas de bouteilles utilisées comme 20 sources de secours d'un système d'administration de gaz raccordé par ailleurs au réseau de gaz hospitalier. Le problème qui se pose est dès lors de proposer un RDI amélioré ne présentant pas les inconvénients susmentionnés. La solution de l'invention est alors un robinet à système de détente intégré ou RDI 25 comprenant : - un corps de robinet traversé par un passage principal de gaz reliant fluidiquennent un orifice d'entrée de gaz à haute pression à un premier orifice de sortie de gaz à basse pression, - un système de détente de gaz agencé sur le passage principal de gaz, 3066804 3 - un système de régulation de débit agencé sur le passage principal de gaz en aval du système de détente de gaz, et - un premier passage secondaire raccordé fluidiquennent au passage principal de gaz en un premier site de raccordement situé entre le système de détente de gaz et le 5 système de régulation de débit, ledit premier passage secondaire comprenant un second orifice de sortie de gaz, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système de fermeture manuel agencé sur ledit premier passage secondaire, ledit système de fermeture manuel étant actionnable manuellement par un opérateur pour obturer le premier passage secondaire 10 et interrompre toute circulation de gaz dans ledit premier passage secondaire. Le RDI de l'invention permet de résoudre les problèmes susmentionnés car il ne comporte pas de système de fermeture dans la zone soumise à la haute pression, ce qui supprime le risque de compression brutale du gaz, en particulier d'oxygène, mais comprend un système de fermeture situé en aval de la détente et en amont du raccord 15 de sortie à pression fixe de façon à permettre l'isolement du gaz de la bouteille dans le cas où un appareil est raccordé à ce même raccord de sortie. Selon le cas, le RDI de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : - le système de régulation de débit est agencé entre le premier site de 20 raccordement du premier passage secondaire et le premier orifice de sortie de gaz. - le système de fermeture manuel comprend une vanne de fermeture, de préférence une vanne de type tout ou rien. - le corps de robinet est formé, en tout ou partie, de laiton ou d'acier inoxydable. - le corps de robinet comprend un embout de fixation fileté pour son 25 raccordement au col d'une bouteille de gaz, en particulier un embout fileté tronconique ou cylindrique. - le système de détente de gaz comprend un clapet, un siège de clapet, un piston et un élément élastique, tel un ressort de rappel. - le système de régulation de débit comprend un disque à orifices calibrés. 3066804 4 - le système de régulation de débit est commandé par un organe de manoeuvre mobile, en particulier un volant rotatif. - le système de régulation de débit est commandé par un volant rotatif agissant sur le disque à orifices calibrés. 5 - le système de fermeture est commandé à partir d'un élément mobile. - l'élément mobile du système de fermeture comprend un levier ou un bouton actionnant un élément mobile d'obturation, par exemple un clapet ou un tiroir. - l'élément mobile du système de fermeture actionne un élément mobile d'obturation, directement ou à travers un dispositif de transmission de mouvement, telle 10 une came ou analogue. - un système de filtration, par exemple un ou plusieurs filtres. - un ou plusieurs dispositifs de protection contre les surpressions gazeuses, par exemple une soupape d'échappement. - un raccord d'entrée permettant de remplir la bouteille avec du gaz lorsqu'elle est 15 vide ou quasiment vide. - un indicateur de la pression de gaz régnant dans la bouteille, tel un manomètre. - la sortie en pression fixe est équipée d'un clapet auto-obturant - le canal principal du RDI comprend un clapet se fermant lorsque la pression du gaz contenu dans la bouteille passe sous un seuil de pression déterminé, c'est-à-dire un 20 clapet de pression résiduelle. L'invention porte aussi sur un récipient de gaz comprenant un RDI selon l'invention. Selon le cas, le récipient de gaz équipé du RDI de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : 25 - il est choisi parmi les bouteilles de gaz, aussi appelées bonbonnes de gaz. - il est une bouteille de gaz ayant une taille comprise entre 10 et 150 cm. - il est une bouteille de gaz contenant de 0,5 à 20 litres (contenance en équivalent eau) ou plus. - il est une bouteille de gaz de corps cylindrique creux. 3066804 5 - il est une bouteille de gaz comprenant un col portant un orifice d'entrée/sortie du gaz. - il est une bouteille de gaz contenant un gaz ou mélange gazeux choisi parmi l'oxygène, l'air, un mélange N20/02, un mélange He/02, un mélange NO/azote ou tout 5 autre gaz ou mélange gazeux. - la bouteille est en acier, en un alliage d'aluminium ou en matériau composite. - la bouteille contient un gaz à une pression allant jusqu'à 350 bar environ. De préférence, un capotage de protection est agencé autour du RDI de manière à le protéger contre les chocs et/ou les salissures. Avantageusement, le capotage de 10 protection comprend une poignée de portage et/ou un dispositif d'accrochage sur un support, tel un barreau de lit d'hôpital, un brancard ou analogue. L'invention concerne en outre une utilisation d'un récipient de gaz, en particulier une bouteille de gaz, selon l'invention pour stocker et/ou pur distribuer un gaz, c'est-à-dire un gaz pur ou un mélange gazeux, en particulier un gaz de type oxygène, air, N20/02, 15 He/02 et NO/azote. L'invention va maintenant être mieux comprise grâce à la description détaillée suivante, faite à titre illustratif mais non limitatif, en référence à la figure annexée qui schématise l'architecture interne et le fonctionnement d'un robinet à système de détente intégré ou RDI selon l'invention pour récipient de gaz, à savoir ici une bouteille ou 20 bonbonne de gaz 20. Le RDI comprend un corps de robinet 1 en métal, par exemple en laiton ou en acier inoxydable, ou les deux. Le corps de robinet 1 est traversé par un passage principal de gaz 2, encore appelé circuit interne, reliant fluidiquement un orifice d'entrée 3 de gaz à haute pression 25 à un premier orifice de sortie 4 de gaz à basse pression. L'orifice d'entrée 3 de gaz à haute pression est porté par un embout de fixation fileté permettant son raccordement et sa solidarisation au col de la bouteille de gaz 20, en particulier un embout fileté de forme tronconique ou cylindrique. Le premier orifice de sortie 4 de gaz à basse pression est quant à lui porté par un raccord de sortie servant à distribuer du gaz BP, c'est-à-dire du gaz détendu. 3066804 6 Le gaz stocké à haute pression, par exemple à une pression de 150 à 350 bar abs, dans la bouteille 20 entre dans le corps 1 du RDI par l'orifice d'entrée 3 de gaz, et chemine dans le passage principal de gaz 2 en direction du premier orifice de sortie 4 de gaz à basse pression. 5 Un système de détente de gaz 5, comprenant un clapet, un siège de clapet, un piston et un ressort, est agencé sur le passage principal de gaz 2 de manière à permettre de réduire la pression du gaz depuis sa pression de stockage, par exemple de 150 à 350 bar abs, jusqu'à sa pression d'utilisation ou de distribution, par exemple une pression inférieure à 10 bar abs, typiquement de l'ordre de 3 à 6 bar abs. 10 Pour un RDI utilisé dans le domaine médical, le niveau de pression de détente du système de détente de gaz 5 est généralement fixé en usine à la valeur de pression désirée, c'est-à-dire que ce niveau de pression de détente n'est généralement pas modifiable par l'utilisateur. Par ailleurs, un système de régulation de débit 6, comprenant préférentiellement 15 un disque à orifices calibrés, est agencé sur le passage principal de gaz 2 en aval du système de détente de gaz 5 de manière à contrôler le débit de gaz délivré par le raccord de sortie portant le premier orifice de sortie 4 de gaz à basse pression. Le système de régulation de débit 6 est commandé par un organe de manoeuvre mobile, en particulier un volant rotatif agissant sur le disque à orifices calibrés pour le 20 mettre en rotation jusqu'à sélectionner le débit désiré. En effet, chaque orifice calibré correspond à un débit de gaz donné et sa mise en position sur le passage principal de gaz 2 oblige le gaz à passer au travers de l'orifice calibré correspond au débit de gaz désiré et sélectionné par l'utilisateur via le volant rotatif. Le gaz BP est alors délivré par le premier orifice de sortie de gaz 4 à la basse pression obtenue par détente du gaz et 25 au débit de gaz sélectionné. Comme on le voit sur la Figure, le corps 1 du RDI comprend aussi un premier passage secondaire 8 qui est raccordé fluidiquement au passage principal de gaz 2 en un premier site de raccordement 7 situé entre le système de détente de gaz 5 et le système de régulation de débit 6. 3066804 7 Ce premier passage secondaire 6 comprend un second orifice de sortie de gaz 9 appelé « orifice de sortie BP », permettant de délivrer le gaz à pression réduite et débit fixe. En fait, la pression est fixe et le débit de gaz est réglé par le dispositif raccordé en aval car le débit délivré par cette sortie n'est pas réglable. Dit autrement, ce premier 5 passage secondaire 6 ne comprend pas de moyen de régulation du débit de gaz mais simplement un clapet auto-obturant situé au niveau du raccord de sortie à pression fixe qui est ouvert en cas de connexion fluidique d'un flexible ou d'un appareil à ce raccord de sortie en pression portant l'orifice de sortie BP 9. Selon la présente invention, le premier passage secondaire 8 comprend 10 cependant un système de fermeture 10 manuel agencé entre le premier site de raccordement 7 et l'orifice de sortie BP 9. Ce système de fermeture manuel 10 est actionnable manuellement par un opérateur pour obturer le premier passage secondaire 8 et interrompre ainsi toute circulation de gaz dans le premier passage secondaire 8, c'est-à-dire empêcher toute 15 sortie de gaz BP par l'orifice de sortie BP 9. Avantageusement, le système de fermeture manuel 10 est une vanne de fermeture, de préférence une vanne de type tout ou rien. Elle comprend un organe mobile de manoeuvre, tel un bouton, un levier ou un volant, ainsi qu'un dispositif mobile d'obturation, tel un clapet ou un tiroir, éventuellement associé à un ressort de rappel. 20 Le système de fermeture 10 est commandé à partir d'un élément mobile par exemple un levier ou un bouton actionnant un organe mobile d'obturation, tel un clapet ou analogue, par une liaison mécanique directe ou via un élément de transmission de mouvement par exemple une came. Un tel système de fermeture manuel 10 est particulièrement avantageux car il 25 permet d'interrompre la circulation du gaz dans le premier passage secondaire 8 et donc la sortie de gaz BP à débit donné par l'orifice de sortie BP 9 sans interrompre celle par le premier orifice de sortie de gaz 4. Cela permet d'éviter une manipulation inutile, à savoir une ouverture du système de fermeture 10, lors de l'utilisation de la sortie en débit 4 et en outre de laisser un 30 dispositif d'administration de gaz raccordé à la sortie en pression 9 sans que le gaz de 3066804 8 la bouteille ne s'échappe au travers dudit dispositif lorsque celui-ci est alimenté par une autre source de gaz, tel un réseau de gaz hospitalier. Par ailleurs, le RDI de l'invention peut aussi comprendre d'autres éléments. Ainsi, il comprend ici manomètre 12 permettant de mesurer la pression haute du 5 gaz dans le circuit principal 2, pression équivalente à la pression dans la bouteille. La prise de pression de ce manomètre 12 est relié fluidiquement au passage principal 2 de gaz en un site de mesure 12A situé en amont du système de détente de gaz 5. Le passage principal 2 de gaz comprend aussi des moyens de contrôle de pression résiduelle 13 situés entre l'orifice d'entrée 3 de gaz et le système de détente de 10 gaz 5. Ces moyens de contrôle de pression résiduelle 13 comprennent par exemple un clapet, un siège de clapet et un élément élastique, tel un ressort, coopérant ensemble pour fermer le passage principal 2 et interrompre la circulation de gaz lorsque le gaz est inférieur ou égale à une pression résiduelle donnée, laquelle correspond à la force de rappel du moyen à ressort, par exemple une pression résiduelle comprise entre 1.1 et 5 15 bar abs. Le passage principal 2 de gaz peut aussi comprendre des moyens de filtration 14, tel un filtre, agencés en amont du système de détente de gaz 5 et permettant d'arrêter les particules solides, telles les poussières, ou les microorganismes pouvant se trouver dans le gaz et d'éviter que ces particules ne viennent créer un défaut de fonctionnement 20 du système de détente ou contaminer le patient. Afin de pouvoir remplir la bouteille de gaz 20 lorsqu'elle est (quasiment) vide de gaz, on agence dans le corps 1 du RDI, un deuxième passage secondaire de gaz 11 qui vient se raccorder fluidiquement au passage principal de gaz 2 en un deuxième site de raccordement 11A situé en amont du système de détente de gaz 5, en particulier entre 25 les moyens de filtration 14 et l'orifice d'entrée 3 de gaz. Ce deuxième passage secondaire de gaz 11 comprend un orifice de remplissage de gaz 15 porté par un raccord ou embout de remplissage auquel peut venir se raccorder fluidiquement une prise de remplissage alimentée par du gaz HP provenant d'une source de gaz sous pression. Le gaz HP fourni par la prise de remplissage pénètre donc dans le corps 1 du 30 RDI via l'orifice de remplissage de gaz 15, puis est convoyé jusque dans la bouteille de 3066804 9 gaz 20 via le deuxième passage secondaire de gaz 11 puis la portion amont du passage principal de gaz 2. Enfin, on prévoit aussi une soupape de sécurité 21 reliée, via un troisième passage secondaire de gaz 22, au passage principal de gaz 2, en un site troisième de 5 raccordement 21A, situé en aval du système de détente de gaz 5. Cette soupape de sécurité 21comprend un système d'ouverture, tel un clapet et un siège de clapet, ou un piston, et un ressort Le troisième passage secondaire de gaz 22 comprend un orifice de mise à l'air 23 en communication fluidique avec l'atmosphère ambiante. La soupape de sécurité 21 10 permet d'évacuer vers l'atmosphère toute surpression gazeuse en cas de défaut ou défaillance du système de détente de gaz 5. Les divers passages véhiculant le gaz dans le corps 1 du RDI sont obtenus par perçage et usinage du corps 1 du RDI. De préférence, un capotage de protection (non montré) est agencé autour du 15 robinet pour le protéger des chocs et des salissures et autres poussières. Le robinet à système de détente intégré ou RDI selon l'invention comprenant un système de fermeture manuel, actionnable manuellement par un opérateur, servant à contrôler la circulation du gaz à basse pression dans un passage secondaire de gaz délivrant le gaz à basse pression et débit fixe, est particulièrement bien adapté pour 20 équiper les bouteilles de gaz sous pression utilisées dans le domaine médical. REVENDICATIONS1. Robinet à système de détente intégré (RDI) comprenant : - un corps de robinet (1) traversé par un passage principal de gaz (2) reliant fluidiquement un orifice d'entrée (3) de gaz à haute pression à un premier orifice de sortie (4) de gaz à basse pression, - un système de détente de gaz (5) agencé sur le passage principal de gaz (2), - un système de régulation de débit (6) agencé sur le passage principal de gaz (2) en aval du système de détente de gaz (5), et - un premier passage secondaire (8) raccordé fluidiquement au passage principal de gaz (2) en un premier site de raccordement (7) situé entre le système de détente de gaz (5) et le système de régulation de débit (6), ledit premier passage secondaire (8) comprenant un second orifice de sortie de gaz (9), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système de fermeture (10) manuel agencé sur ledit premier passage secondaire (8), ledit système de fermeture manuel (10) étant actionnable manuellement par un opérateur pour obturer le premier passage secondaire (8) et interrompre toute circulation de gaz dans ledit premier passage secondaire (8). 2. Robinet selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de régulation de débit (6) est agencé entre le premier site de raccordement (7) du premier passage secondaire (8) et le premier orifice de sortie de gaz (4). 3. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de fermeture (10) manuel comprend une vanne de fermeture, de préférence une vanne de type tout ou rien. 4. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de détente de gaz comprend un clapet, un siège de clapet, un piston et un élément élastique, tel un ressort de rappel. 3066804 11 5. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de régulation de débit comprend un disque à orifices calibrés. 6. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que 5 le système de régulation de débit est commandé par un organe de manoeuvre mobile, en particulier un volant rotatif. 7. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de régulation de débit est commandé par un volant rotatif agissant sur le 10 disque à orifices calibrés. 8. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de fermeture (10) est commandé à partir d'un élément mobile, en particulier un levier ou un bouton actionnant un clapet. 15 9. Récipient de gaz (20), en particulier une bouteille de gaz, comprenant un robinet selon l'une des revendications précédentes, de préférence un capotage de protection est agencé autour du robinet. 20 10. Utilisation d'un récipient de gaz, en particulier une bouteille de gaz, selon la revendication précédente pour stocker ou distribuer un gaz.