FR2888120A1 - Cryogenic fluid supply and storage device for respiration, has dampening junction situated between main coil and flow meter valve for receiving derivation with pressure drop element constituted by channel opening in blind and rigid cavity - Google Patents

Cryogenic fluid supply and storage device for respiration, has dampening junction situated between main coil and flow meter valve for receiving derivation with pressure drop element constituted by channel opening in blind and rigid cavity Download PDF

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Abstract

The device has a fluid storage container (1) for storing fluid at liquid state and a fluid supply circuit (7) for supplying fluid at gaseous state for respiration. The circuit has a flow meter valve (13) situated in downstream of a main coil (11). A dampening junction (12) situated between the coil and the valve receives a derivation having a pressure drop element constituted by a channel (27) opening in a blind and rigid cavity (28). An independent claim is also included for a method of storing and supplying cryogenic fluid for respiration.

Description

Dispositif de stockage et de fourniture de fluide cryogénique.Device for storing and supplying cryogenic fluid

L'invention concerne le domaine des dispositifs de stockage et de fourniture de fluide cryogénique destiné à la respiration, et en particulier le domaine des dispositifs d'oxygénothérapie.  The invention relates to the field of devices for storing and supplying cryogenic fluid for breathing, and in particular the field of oxygen therapy devices.

Ce domaine se distingue du domaine des dispositifs de stockage de fluide cryogénique en général par le fait que de tels dispositifs doivent fournir un fluide à l'état gazeux compatible avec la thérapie prescrite. C'est-à-dire que la température du gaz fourni doit être voisine de la température ambiante et que le débit fourni doit être stable et réglable selon les nécessités du patient. Dans ce domaine, le fluide cryogénique est souvent de l'oxygène liquide.  This field is distinguished from the field of cryogenic fluid storage devices in general in that such devices must provide a fluid in the gaseous state compatible with the prescribed therapy. That is, the temperature of the supplied gas must be close to the ambient temperature and the flow rate supplied must be stable and adjustable according to the needs of the patient. In this field, the cryogenic fluid is often liquid oxygen.

On connaît, dans l'état de la technique, différents types de dispositifs permettant de fournir un fluide cryogénique, en particulier de l'oxygène. On pourrait, à cet égard, consulter le brevet US 4 211 086 (Beatrice Foods Company) décrit un système cryogénique de respiration comprenant un réservoir de stockage d'oxygène liquide, un serpentin de vaporisation et un serpentin de réchauffement de l'oxygène gazeux monté en série et terminé par une vanne de pression.  In the state of the art, various types of devices are known for providing a cryogenic fluid, in particular oxygen. In this regard, reference may be made to US Pat. No. 4 211 086. (Beatrice Foods Company) describes a cryogenic breathing system comprising a liquid oxygen storage tank, a vaporization coil and a heated gaseous oxygen heating coil. in series and terminated by a pressure valve.

On pourra également se référer à la demande de brevet WO 01/31254 (Air Liquide) qui décrit un dispositif de stockage et de fourniture d'oxygène médical comprenant un réservoir cryogénique, un serpentin de vaporisation relié, via un bloc robinet/détendeur, à une sortie de gaz destinée à un circuit de ventilation d'un patient.  Reference may also be made to patent application WO 01/31254 (Air Liquide) which describes a medical oxygen storage and supply device comprising a cryogenic tank, a vaporization coil connected, via a valve / expander block, to a gas outlet for a ventilation circuit of a patient.

L'inconvénient de ces deux dispositifs est que le débit et la pression de gaz vaporisé peuvent osciller spontanément, ainsi qu'il sera décrit de manière détaillée par la suite. Ces oscillations sont d'autant plus importantes que le débit moyen de gaz à fournir est élevé. Traditionnellement, les débits maximum utilisés en oxygénothérapie sont de l'ordre de 6 1/minute. De nouvelles applications d'oxygénothérapie nécessitent un débit plus important d'oxygène gazeux, par exemple de l'ordre de 15 1/minute. Lorsque l'on ouvre plus largement la vanne de pression ou le robinet des dispositifs précédemment décrits, les oscillations spontanées atteignent une amplitude incompatible avec l'application médicale souhaitée.  The disadvantage of these two devices is that the flow rate and vaporized gas pressure can oscillate spontaneously, as will be described in detail later. These oscillations are all the more important that the average flow rate of gas to be supplied is high. Traditionally, the maximum flow rates used in oxygen therapy are of the order of 6 1 / minute. New applications of oxygen therapy require a larger flow of oxygen gas, for example of the order of 15 1 / minute. When the pressure valve or the valve of the previously described devices is opened more widely, the spontaneous oscillations reach an amplitude incompatible with the desired medical application.

L'invention propose un dispositif et un procédé de stockage et de fourniture de fluide cryogénique destiné à la respiration, qui résout le problème précédent et notamment qui réduit fortement les oscillations spontanées apparaissant pour des débits élevés.  The invention proposes a device and a method for storing and supplying cryogenic fluid intended for breathing, which solves the above problem and in particular which greatly reduces the spontaneous oscillations appearing at high flow rates.

L'invention a donc pour objet un dispositif de stockage et de fourniture de fluide cryogénique, qui est muni d'un réservoir de stockage de fluide à l'état liquide et d'un circuit de fourniture du fluide à l'état gazeux destiné à la respiration. Le circuit comprend un serpentin principal, une vanne débitmétrique située en aval du serpentin principal, et une dérivation munie d'un élément à perte de charge terminé par une cavité borgne. La dérivation est raccordée au circuit de fourniture du fluide entre le serpentin principal et la vanne débitmétrique.  The subject of the invention is therefore a device for storing and supplying cryogenic fluid, which is provided with a fluid storage tank in the liquid state and with a fluid supply circuit in the gaseous state for breathing. The circuit includes a main coil, a flow meter valve downstream of the main coil, and a bypass with a pressure drop element terminated by a blind cavity. The branch is connected to the fluid supply circuit between the main coil and the flow meter valve.

Dans un tel dispositif, la cavité borgne se remplit de gaz lorsque la pression délivrée en fin de serpentin principal augmente et se vide de gaz lorsque la pression diminue. Cela stabilise le débit de fluide à l'état liquide introduit dans le serpentin principal et stabilise également le débit de fluide à l'état gazeux fourni.  In such a device, the blind cavity fills with gas when the pressure delivered at the end of the main coil increases and empties of gas when the pressure decreases. This stabilizes the flow of fluid in the liquid state introduced into the main coil and also stabilizes the fluid flow in the gaseous state supplied.

Avantageusement, l'élément à perte de charge est un diaphragme ou un canal.  Advantageously, the element with loss of load is a diaphragm or a channel.

Avantageusement, le réservoir comprend une ouverture haute traversée par un tube plongeur raccordé au serpentin principal et par un tube haut, le réservoir étant destiné à recevoir du fluide à l'état liquide dont le niveau est au-dessus de l'extrémité du tube plongeur, et au-dessous de l'extrémité du tube haut.  Advantageously, the reservoir comprises a high opening traversed by a plunger tube connected to the main coil and a high tube, the reservoir being intended to receive fluid in the liquid state whose level is above the end of the dip tube , and below the end of the top tube.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif est muni d'un circuit de réchauffement de phase gazeuse comprenant le tube haut, un serpentin secondaire et une vanne pressostatique raccordée en aval à une jonction avec le serpentin principal, la jonction étant située en amont de la vanne débitmétrique.  According to one embodiment of the invention, the device is provided with a gas phase heating circuit comprising the high tube, a secondary coil and a pressostatic valve connected downstream to a junction with the main coil, the junction being located upstream of the flow meter valve.

Avantageusement, le circuit de fourniture du fluide à l'état gazeux comprend un diaphragme situé en amont du serpentin principal.  Advantageously, the fluid supply circuit in the gaseous state comprises a diaphragm located upstream of the main coil.

Avantageusement, le dispositif comprend une soupape de régulation et/ou une soupape de sécurité Avantageusement, le circuit de fourniture de fluide à l'état gazeux comprend un tronçon d'isolation mécanique raccordé en aval de la vanne débitmétrique et présentant un connecteur fixé au réservoir de stockage par une embase de fixation.  Advantageously, the device comprises a control valve and / or a safety valve. Advantageously, the gaseous fluid supply circuit comprises a mechanical isolation section connected downstream of the flow meter valve and having a connector attached to the reservoir. storage by a mounting base.

Selon un autre mode de réalisation, le procédé de stockage et de fourniture de fluide cryogénique destiné à la respiration, comprend une étape où on vaporise le fluide à l'état liquide, on régule le débit de fluide à l'état gazeux, et on prélève une quantité de gaz lorsque la pression du gaz augmente, et on la restitue lorsque la pression diminue, afin d'amortir les variations de pression du fluide à l'état gazeux.  According to another embodiment, the method for storing and supplying cryogenic fluid intended for respiration comprises a stage in which the fluid is vaporized in the liquid state, the flow rate of fluid in the gaseous state is regulated, and takes a quantity of gas when the pressure of the gas increases, and restores it when the pressure decreases, in order to damp the pressure variations of the fluid in the gaseous state.

Avantageusement, le procédé comprend une étape où on amortit les déplacements du fluide cryogénique à l'état liquide.  Advantageously, the method comprises a step in which the displacements of the cryogenic fluid in the liquid state are damped.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel la figure unique est une représentation schématique d'un dispositif de stockage et de fourniture d'oxygène selon l'invention.  Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description of an embodiment taken by way of nonlimiting example and illustrated by the attached drawing, in which the single figure is a schematic representation of a device for storing and supplying oxygen according to the invention.

Le dispositif est représenté sur la figure en position d'utilisation supposée verticale, et comprend un réservoir cryogénique 1 contenant de l'oxygène à l'état liquide 2 et de l'oxygène à l'état gazeux. La partie du reservoir 1 contenant l'oxygène à l'état gazeux est appellée ciel gazeux 3. Le dispositif présente trois raccordements de sortie: une vanne de trop-plein 4, un connecteur de remplissage et de soutirage 5 d'oxygène liquide 2 et un connecteur 6 de fourniture d'oxygène gazeux.  The device is shown in the figure in supposed vertical operating position, and comprises a cryogenic tank 1 containing oxygen in the liquid state 2 and oxygen in the gaseous state. The portion of the tank 1 containing the oxygen in the gaseous state is referred to as the gaseous sky 3. The device has three outlet connections: an overflow valve 4, a filling and withdrawal connector 5 of liquid oxygen 2 and a connector 6 for supplying gaseous oxygen.

Un circuit 7 de fourniture du fluide à l'état gazeux comprend successivement dans le sens de l'écoulement du fluide, un tube plongeur 8, une jonction de raccordement 9, un diaphragme 10, un serpentin principal 11, une jonction d'amortissement 12, une vanne débitmétrique 13 et le connecteur de fourniture d'oxygène gazeux 6.  A circuit 7 for supplying the fluid in the gaseous state comprises successively in the fluid flow direction, a dip tube 8, a connecting junction 9, a diaphragm 10, a main coil 11, a damping junction 12 , a flow meter valve 13 and the gaseous oxygen supply connector 6.

Un circuit 14 de réchauffement de phase gazeuse comprend successivement dans le sens de l'écoulement du gaz, un tube haut 15 présentant une ouverture dans le ciel gazeux 3, un serpentin auxiliaire 16, une boîte à soupape 17, un économiseur 18 et la jonction de raccordement 9.  A gas phase heating circuit 14 comprises successively in the direction of gas flow, a high tube 15 having an opening in the gas head 3, an auxiliary coil 16, a valve box 17, an economizer 18 and the junction connection 9.

Le réservoir 1 présente une coque extérieure 19 et un récipient intérieur 20 séparés par une zone de vide 21. Le réservoir 1 comprend également en partie haute une ouverture 22 en forme de col, traversée par le tube plongeur 8, le tube haut 15 et un tube de soutirage 23. Les trois tubes et le col relient l'intérieur du récipient 20 à l'extérieur du réservoir. Les formes, les matériaux, et les dimensions des trois tubes et du col sont définies pour réduire au maximum les déperditions thermiques entre l'intérieur du récipient 20 et l'extérieur du réservoir 1. Le tube plongeur 8 et le tube de soutirage 23 descendent jusque dans une zone de fond du récipient intérieur 20. Le tube de soutirage 23 est relié au connecteur 5 de remplissage ou de soutirage de l'oxygène liquide 2.  The tank 1 has an outer shell 19 and an inner container 20 separated by a vacuum zone 21. The tank 1 also comprises in the upper part an opening 22 in the form of a neck, traversed by the dip tube 8, the top tube 15 and a The three tubes and the neck connect the interior of the container 20 to the outside of the tank. The shapes, materials, and dimensions of the three tubes and neck are defined to minimize heat loss between the inside of the container 20 and the outside of the tank 1. The dip tube 8 and the withdrawal tube 23 go down in a bottom zone of the inner container 20. The withdrawal tube 23 is connected to the connector 5 for filling or withdrawing the liquid oxygen 2.

Le tube haut 15 présente une jonction dans sa partie extérieure du réservoir 1 avec la vanne de trop-plein 4.  The upper tube 15 has a junction in its outer part of the tank 1 with the overflow valve 4.

La jonction d'amortissement 12, située entre le serpentin principal 11 et la vanne débitmétrique 13, reçoit une dérivation comportant un élément à perte de charge constitué, dans l'exemple de réalisation représenté, par un canal 27 débouchant dans une cavité 28 borgne et rigide.  The damping junction 12, located between the main coil 11 and the flow meter valve 13, receives a bypass comprising a pressure drop element constituted, in the exemplary embodiment shown, by a channel 27 opening into a blind cavity 28 and rigid.

On va maintenant décrire le fonctionnement du dispositif. Le dispositif est rempli d'oxygène à l'état liquide 2 en utilisant le connecteur 5. La vanne de trop-plein 4 est ouverte et l'oxygène liquide 2 pénètre dans le récipient intérieur 20 par l'extrémité basse du tube de remplissage 23. Le niveau de liquide 2 monte progressivement dans le récipient intérieur 20, l'extrémité du tube haut 15 permet d'évacuer le gaz surnageant du liquide par la vanne de trop-plein 4. Un opérateur arrête le remplissage lorsque de l'oxygène liquide commence à passer par la vanne de trop-plein 4. Le niveau d'oxygène liquide 2 à l'intérieur du récipient 20 est compris entre la partie basse du tube de soutirage 23 et l'ouverture, en partie haute du récipient 20 du tube haut 15. Lorsque la phase de remplissage est terminée, le connecteur 5 est découplé et fermé par un clapet. La vanne de trop-plein 4 est fermée également.  We will now describe the operation of the device. The device is filled with oxygen in the liquid state 2 using the connector 5. The overflow valve 4 is open and the liquid oxygen 2 enters the inner container 20 through the lower end of the filling tube 23 The liquid level 2 gradually rises in the inner container 20, the end of the upper tube 15 allows the supernatant gas to be discharged from the liquid via the overflow valve 4. An operator stops refilling when liquid oxygen begins to pass through the overflow valve 4. The level of liquid oxygen 2 inside the container 20 is between the lower part of the withdrawal tube 23 and the opening, in the upper part of the container 20 of the tube 15. When the filling phase is completed, the connector 5 is decoupled and closed by a valve. The overflow valve 4 is closed as well.

L'oxygène reste à l'état liquide lorsque, à une pression proche de la pression atmosphérique, sa température est inférieure à -183 C. Bien que la construction du réservoir cryogénique ait comme but de réduire au maximum l'apport de calories extérieur vers le récipient intérieur 20, un flux de calories résiduelles est inévitable, provoquant une évaporation résiduelle continue. En passant de l'état liquide à l'état gazeux, 1 g d'oxygène occupe, à pression atmosphérique, un volume 860 fois supérieur. La pression du ciel gazeux 3 augmente naturellement. La boîte à soupape 17 est en relation directe avec le ciel gazeux 3 par l'intermédiaire du serpentin de réchauffement 16 et du tube haut 15. La boîte à soupape 17 est munie d'une soupape de régulation 24. La soupape de régulation 24 possède un clapet permettant d'évacuer le gaz en excès lorsque la pression dans le ciel gazeux 3 est supérieure ou égale à une pression de régulation de 1,51.105Pa. Lorsque le dispositif n'est pas en phase de fourniture de gaz, l'évaporation naturelle s'échappe par la soupape de régulation 24, de sorte que la pression à l'intérieur du ciel gazeux 3 est maintenue inférieure à la pression de régulation. Cette soupape de régulation 24 est prévue pour fonctionner en permanence avec un débit faible d'oxygène.  Oxygen remains in the liquid state when, at a pressure close to atmospheric pressure, its temperature is below -183 C. Although the construction of the cryogenic tank is intended to minimize the intake of calories outside to the inner container 20, a residual heat stream is unavoidable, causing continuous residual evaporation. By passing from the liquid state to the gaseous state, 1 g of oxygen occupies, at atmospheric pressure, a volume 860 times greater. The pressure of the gaseous sky 3 increases naturally. The valve box 17 is in direct relationship with the gas head 3 via the heating coil 16 and the top tube 15. The valve box 17 is provided with a regulating valve 24. The regulating valve 24 has a valve for evacuating the excess gas when the pressure in the gas sky 3 is greater than or equal to a control pressure of 1.51.105Pa. When the device is not in the gas supply phase, the natural evaporation escapes through the control valve 24, so that the pressure inside the gas head 3 is kept lower than the control pressure. This control valve 24 is designed to operate continuously with a low flow rate of oxygen.

Si le récipient intérieur 20 reçoit un apport brutal d'énergie, par exemple si le réservoir perd son vide, cela peut provoquer une évaporation importante telle que la pression dans le ciel gazeux 3 dépasse la pression de régulation bien que la soupape de régulation 24 soit ouverte. La boîte à soupape 17 est munie d'une soupape de sécurité 25 conçue pour s'ouvrir à une pression de sécurité de 2,07.105Pa. La soupape de sécurité 25 est prévue pour laisser passer un débit important permettant d'évacuer très rapidement le volume d'oxygène gazeux s'étant évaporé brutalement. Cette évacuation de sécurité permet d'éviter une pression excessive.  If the inner container 20 receives a sudden supply of energy, for example if the tank loses its vacuum, this can cause significant evaporation such that the pressure in the gas head 3 exceeds the control pressure even though the control valve 24 is opened. The valve box 17 is provided with a safety valve 25 designed to open at a safety pressure of 2.07 × 10 5 Pa. The safety valve 25 is provided to pass a large flow rate to quickly evacuate the volume of oxygen gas has evaporated suddenly. This safety evacuation avoids excessive pressure.

Le dispositif peut être utilisé comme réservoir intermédiaire d'oxygène liquide pour remplir par exemple un dispositif d'oxygénothérapie portable. Le dispositif portable est équipé d'un connecteur complémentaire du connecteur 5. Lorsque l'on accouple le dispositif portable sur le connecteur 5, le clapet du connecteur 5 s'ouvre et grâce à la pression du ciel gazeux 3, de l'oxygène à l'état liquide remonte par le tube 23 de soutirage.  The device can be used as an intermediate reservoir of liquid oxygen to fill, for example, a portable oxygen therapy device. The portable device is equipped with a complementary connector of the connector 5. When the portable device is coupled to the connector 5, the valve of the connector 5 opens and thanks to the pressure of the gaseous sky 3, the oxygen to the liquid state rises through the tube 23 of withdrawal.

La fourniture de fluide cryogénique à l'état gazeux commence par une phase de récupération de l'oxygène compris dans le ciel gazeux 3. Lorsque l'on ouvre la vanne débitmétrique 13, le serpentin principal 11 est mis en relation avec la pression atmosphérique via le connecteur 6. L'économiseur 18 est muni d'une vanne pressostatique qui s'ouvre lorsque la pression dans le ciel gazeux 3 est supérieure à un seuil de pression de 1,38.105Pa et met en communication la boîte à soupape 17 avec la jonction de raccordement 9. Le flux d'oxygène à l'état gazeux provenant du ciel gazeux 3, passe à travers le serpentin auxiliaire de réchauffement 16, la boîte à soupape 17, l'économiseur 18, la jonction de raccordement 9, le diaphragme 10, le serpentin de vaporisation 11, la jonction d'amortissement 12, la vanne débitmétrique 13, et le connecteur 6.  The supply of cryogenic fluid in the gaseous state begins with an oxygen recovery phase included in the gaseous sky 3. When the flow meter valve 13 is opened, the main coil 11 is connected to the atmospheric pressure via the connector 6. The economizer 18 is provided with a pressure valve that opens when the pressure in the gas head 3 is greater than a pressure threshold of 1.38.105Pa and communicates the valve box 17 with the connecting junction 9. The flow of gaseous oxygen from the gas head 3 passes through the auxiliary heating coil 16, the valve box 17, the economizer 18, the connecting junction 9, the diaphragm 10, the vaporization coil 11, the damping junction 12, the flow meter valve 13, and the connector 6.

La vanne débitmétrique 13 présente une série d'orifices ayant chacun une perte de charge donnée, de sorte que pour un orifice donné et pour une pression amont comprise entre le seuil de pression et la pression de régulation, le débit d'oxygène gazeux fourni au connecteur 6 est sensiblement constant. On change le débit de fourniture d'oxygène à l'état gazeux en sélectionnant un autre orifice de la vanne débitmétrique 13.  The flow meter valve 13 has a series of orifices each having a given pressure drop, so that for a given orifice and for an upstream pressure between the pressure threshold and the regulating pressure, the flow of oxygen gas supplied to the connector 6 is substantially constant. The supply rate of oxygen in the gaseous state is changed by selecting another orifice of the flow meter valve 13.

Au fur et à mesure que de l'oxygène gazeux est fourni, la pression dans le ciel gazeux 3 diminue jusqu'à devenir inférieure au seuil de pression. La vanne pressostatique de l'économiseur 18 se ferme et la fourniture d'oxygène se poursuit par une phase d'évaporation directe. La pression dans le ciel gazeux 3 étant supérieure à la pression atmosphérique, de l'oxygène liquide remonte par le tube plongeur 8, traverse le diaphragme 10 et rejoint le serpentin principal de vaporisation 11. Cela porte l'extrémité du serpentin principal 11 proche de la jonction de raccordement 9 à une température de -183 C. L'atmosphère ambiant fournit des calories au serpentin de valoprisation. L'intérieur du serpentin 11 de vaporisation contient un mélange de phase liquide et de phase gazeuse dont la proportion de phase gazeuse augmente plus on se rapproche de la sortie du serpentin de vaporisation 11. Lorsque le débit imposé par la vanne débitmétrique 13 est faible, la transformation d'oxygène liquide en oxygène gazeux a lieu dans la ou les toutes premières spires amont du serpentin de vaporisation 11. Lorsque le débit d'oxygène gazeux est important, la longueur de serpentin sollicitée par de l'oxygène liquide à -183 C augmente.  As oxygen gas is supplied, the pressure in the gaseous sky 3 decreases to below the pressure threshold. The pressure switch valve of the economizer 18 closes and the supply of oxygen continues with a direct evaporation phase. As the pressure in the gaseous sky 3 is greater than atmospheric pressure, liquid oxygen rises through the dip tube 8, passes through the diaphragm 10 and joins the main vaporisation coil 11. This carries the end of the main coil 11 close to connecting junction 9 at a temperature of -183 C. The ambient atmosphere provides calories to the valoprisation coil. The interior of the vaporization coil 11 contains a mixture of liquid phase and gas phase whose proportion of gaseous phase increases as one approaches the exit of the vaporization coil 11. When the flow rate imposed by the flow meter valve 13 is low, the transformation of liquid oxygen into gaseous oxygen takes place in the first or first upstream convolutions of the vaporization coil 11. When the oxygen gas flow rate is high, the length of coil requested by liquid oxygen at -183 ° C. increases.

La boîte à soupape 17 est munie d'un manomètre 26 indiquant la pression à l'intérieur du ciel gazeux 3. Lorsqu'il reste de l'oxygène à l'intérieur du récipient 20, la pression indiquée doit être voisine de la pression de régulation. Lorsque l'on est en phase de fourniture régulée d'oxygène gazeux par vaporisation directe, la pression peut descendre en dessous du seuil de pression de régulation. Après une phase de fourniture de gaz, la pression remonte au seuil de pression de régulation tant qu'il reste de l'oxygène à l'état liquide 2 à l'intérieur du récipient 20.  The valve box 17 is provided with a pressure gauge 26 indicating the pressure inside the gas head 3. When oxygen remains inside the container 20, the indicated pressure must be close to the pressure of regulation. When one is in phase of controlled supply of gaseous oxygen by direct vaporization, the pressure can fall below the regulation pressure threshold. After a gas supply phase, the pressure rises to the control pressure threshold as long as oxygen remains in the liquid state 2 inside the container 20.

On va maintenant décrire le comportement de la cavité 28. Lorsque la vanne débitmétrique 13 est dans une position correspondant à un débit élevé, par exemple de 15 1/mn, et que la pression dans le ciel gazeux 3 est inférieure au seuil de pression de régulation, une quantité nominale d'oxygène liquide doit en moyenne se trouver dans le serpentin principal 11 pour fournir le débit de vaporisation souhaité.  The behavior of the cavity 28 will now be described. When the flow meter valve 13 is in a position corresponding to a high flow rate, for example 15 l / min, and the pressure in the gas head 3 is below the pressure threshold of In the control, a nominal amount of liquid oxygen must, on average, be in the main coil 11 to provide the desired flow rate.

Supposons qu'à un moment donné, la quantité d'oxygène à l'état liquide réellement présent dans le serpentin principal 11 soit inférieure à cette quantité nominale, le nombre de spires du serpentin principal 11 ayant une température de -183 C diminue. La quantité de calories reçues par l'ensemble du serpentin principal 11 diminue, ainsi que la quantité d'oxygène gazeux produite. La pression dans la partie aval du serpentin 11 contenant la phase gazeuse baisse et devient inférieure à la pression nominale du ciel gazeux 3, la quantité d'oxygène liquide remonte dans le serpentin 11 et dépasse la quantité nominale. Le phénomène inverse se produit avec simultanément, augmentation de la pression d'oxygène gazeux dans la partie avale du serpentin et baisse de la quantité d'oxygène liquide dans le serpentin. Ces oscillations sont entretenues par l'inertie massique de l'oxygène liquide en mouvement, l'inertie thermique du serpentin 11 et par le coefficient de raideur du volume d'oxygène gazeux comprimé.  Assume that at a given moment, the amount of oxygen in the liquid state actually present in the main coil 11 is less than this nominal amount, the number of turns of the main coil 11 having a temperature of -183 C decreases. The amount of calories received by the main coil assembly 11 decreases, as well as the amount of oxygen gas produced. The pressure in the downstream portion of the coil 11 containing the gas phase drops and becomes lower than the nominal pressure of the gas head 3, the amount of liquid oxygen back in the coil 11 and exceeds the nominal amount. The opposite phenomenon occurs simultaneously, increasing the oxygen gas pressure in the downstream part of the coil and lowering the amount of liquid oxygen in the coil. These oscillations are maintained by the mass inertia of the moving liquid oxygen, the thermal inertia of the coil 11 and by the stiffness coefficient of the compressed oxygen gas volume.

On peut également décrire ce phénomène d'oscillations en faisant remarquer que le serpentin comprend trois zones: une zone de phase liquide, une zone de transition, et une zone de phase gazeuse. Dans la zone de transition, le gaz se détend dans toutes les directions et repousse la phase liquide. L'instabilité de la partie gazeuse dans cette zone de transition provoque l'instabilité du débit gazeux sortant du serpentin et du débit de phase liquide y entrant.  This oscillation phenomenon can also be described by noting that the coil comprises three zones: a liquid phase zone, a transition zone, and a gas phase zone. In the transition zone, the gas relaxes in all directions and repels the liquid phase. The instability of the gaseous part in this transition zone causes the instability of the gas flow leaving the coil and the flow of liquid phase entering it.

Durant ces oscillations, le déplacement d'oxygène liquide dans le serpentin 11 dû aux variations de pression est supérieur à celui dû au débit d'oxygène liquide nécessaire à la vaporisation nominale. Le diaphragme 10 amortit le déplacement de l'oxygène liquide à l'intérieur du serpentin. Cela contribue à réduire les oscillations de quantité d'oxygène liquide et donc les oscillations de pression d'oxygène gazeux produites.  During these oscillations, the displacement of liquid oxygen in the coil 11 due to the pressure variations is greater than that due to the flow of liquid oxygen required for the nominal vaporization. The diaphragm 10 dampens the movement of liquid oxygen within the coil. This helps to reduce the oscillations in the amount of liquid oxygen and thus the oscillations of pressure of oxygen gas produced.

Lorsque la pression d'oxygène dans la partie aval du serpentin augmente au-delà de la pression du ciel gazeux 3, de l'oxygène gazeux pénètre dans la cavité borgne 28. Cela revient à prélever une quantité de gaz du serpentin pour réduire l'augmentation de pression. Inversement, quand la pression d'oxygène dans la partie en aval du serpentin 11 diminue, de l'oxygène gazeux sort de la cavité borgne 28. Cela revient à restituer la quantité d'oxygène prélevée et à réduire la baisse de pression. Globalement, le fait d'adjoindre au volume de la partie aval gazeuse du serpentin la cavité borgne 28, fait baisser le coefficient de raideur du volume d'oxygène gazeux compressé. Le canal 27 est conformé de manière à apporter une composante d'amortissement dans ce coefficient de raideur.  When the oxygen pressure in the downstream portion of the coil increases beyond the gas head pressure 3, oxygen gas enters the blind cavity 28. This amounts to withdrawing a quantity of gas from the coil to reduce the pressure increase. Conversely, when the oxygen pressure in the downstream portion of the coil 11 decreases, oxygen gas leaves the blind cavity 28. This amounts to restore the amount of oxygen removed and reduce the pressure drop. Overall, the fact of adding to the volume of the gaseous downstream portion of the coil blind cavity 28, lowers the coefficient of stiffness of the compressed gaseous oxygen volume. The channel 27 is shaped to provide a damping component in this coefficient of stiffness.

Par exemple, la cavité borgne 28 peut avoir un volume intérieur de 3 dl, le canal 27 peut avoir un diamètre intérieur de 1,5 mm sur une longueur de 2.5 mm. Un tel canal provoque une perte de charge de 1,5.105Pa pour un débit de 12 1/mn à température et pression ambiantes.  For example, the blind cavity 28 may have an interior volume of 3 dl, the channel 27 may have an inside diameter of 1.5 mm over a length of 2.5 mm. Such a channel causes a pressure drop of 1.5 × 10 5 Pa at a flow rate of 12 l / min at ambient temperature and pressure.

Cela correspond à un volume de la cavité 28 de 15% du volume intérieur du serpentin principal, à une perte de charge voisine de celle de la vanne débitmétrique et permet de diviser par cinq l'amplitude des oscillations spontanées de la pression apparaissant lors d'un débit de 15 1/mn d'oxygène gazeux.  This corresponds to a volume of the cavity 28 of 15% of the internal volume of the main coil, at a pressure drop close to that of the flow meter valve and allows to divide by five the amplitude of the spontaneous oscillations of the pressure appearing during a flow rate of 15 l / min of gaseous oxygen.

Un volume de cavité de 50% du volume du serpentin peut aussi convenir, ainsi que n'importe quel volume intermédiaire compris entre 15% et 50% du volume intérieur du serpentin. Un volume supérieur à 50% du volume intérieur du serpentin contribuera encore à amortir les oscillations de débit et de pression de gaz fourni, mais pose un problème d'encombrement.  A cavity volume of 50% of the volume of the coil may also be suitable, as well as any intermediate volume between 15% and 50% of the internal volume of the coil. A volume greater than 50% of the internal volume of the coil will further contribute to damping oscillations of flow and gas pressure supplied, but poses a problem of space.

D'autres modes de réalisation de l'élément à perte de charge peuvent aussi être utilisés, tels qu'un diaphragme placé dans une conduite raccordée à la cavité 28.  Other embodiments of the pressure drop element may also be used, such as a diaphragm placed in a pipe connected to the cavity 28.

La vanne débitmétrique peut également être une vanne à débit pulsé, qui ne délivre de l'oxygène que lorsque le patient, sous traitement d'oxygénothérapie, est en phase d'inspiration.  The flow meter valve can also be a pulsed flow valve, which delivers oxygen only when the patient, under oxygen therapy treatment, is in the inspiration phase.

L'ensemble des composants du circuit de fourniture 7 et du circuit de réchauffement 14 sont avantageusement disposés au-dessus du réservoir 1, et fixés par des clips ou des embases sur une platine, non représentée, rigidement fixée sur le dessus du réservoir. L'ensemble est recouvert d'un capot plastique lui aussi solidement fixé sur le dessus du réservoir. Le connecteur 6 de fourniture d'oxygène gazeux est destiné à être utilisé par un patient pour raccorder un humidificateur afin que le gaz puisse être respiré directement. L'humidificateur reste à demeure chez le patient. Le connecteur 6 ne dépasse pas du profil extérieur du dispositif, mais reste facile d'accès. Le connecteur 6 est monté sur un tronçon du circuit 7 de fourniture du fluide situé en aval de la vanne débitmétrique. Le tronçon et le connecteur 6 sont solidement fixés à la platine ou à la coque 19 du réservoir. Le tronçon sert d'isolation mécanique entre la vanne débitmétrique fragile et le connecteur 6 susceptible d'être sollicité brutalement.  All the components of the supply circuit 7 and the heating circuit 14 are advantageously arranged above the tank 1, and fixed by clips or bases on a plate, not shown, rigidly fixed on the top of the tank. The set is covered with a plastic cover also firmly attached to the top of the tank. The gaseous oxygen supply connector 6 is for use by a patient to connect a humidifier so that the gas can be breathed directly. The humidifier remains permanently in the patient. The connector 6 does not exceed the outer profile of the device, but remains easy to access. The connector 6 is mounted on a section of the fluid supply circuit 7 located downstream of the flow meter valve. The section and the connector 6 are firmly fixed to the plate or to the shell 19 of the tank. The section serves as mechanical isolation between the fragile flow valve and the connector 6 can be urged brutally.

Claims (4)

REVENDICATIONS 1 Dispositif de stockage et de fourniture de fluide cryogénique, muni d'un réservoir (1) de stockage de fluide à l'état liquide et d'un circuit (7) de fourniture du fluide à l'état gazeux destiné à la respiration, comprenant un serpentin principal (11) et une vanne débitmétrique (13) située en aval du serpentin principal (11), caractérisé par le fait qu'il comprend une dérivation munie d'un élément à perte de charge (27) terminé par une cavité borgne (28), la dérivation étant raccordée au circuit (7) de fourniture du fluide entre le serpentin principal (11) et la vanne débitmétrique (13).  1 cryogenic fluid storage and supply device, provided with a reservoir (1) for storing fluid in the liquid state and a circuit (7) for supplying the gaseous fluid for breathing, comprising a main coil (11) and a flow meter valve (13) located downstream of the main coil (11), characterized in that it comprises a bypass provided with a cavity-filled element (27) terminated by a cavity blind (28), the branch being connected to the fluid supply circuit (7) between the main coil (11) and the flow meter valve (13). 2 Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'élément à perte de charge est un diaphragme ou un canal (27).  2 Device according to claim 1, wherein the pressure drop element is a diaphragm or a channel (27). 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le réservoir comprend une ouverture haute (22) traversée par un tube plongeur (8) raccordé au serpentin principal (11) et par un tube haut (15), le réservoir (1) étant destiné à recevoir du fluide à l'état liquide (2) dont le niveau est au-dessus de l'extrémité du tube plongeur (8), et audessous d'une extrémité du tube haut (15).  3 - Device according to claim 1 or 2, wherein the reservoir comprises a top opening (22) through which a plunger tube (8) connected to the main coil (11) and a top tube (15), the reservoir (1) being intended to receive fluid in the liquid state (2) whose level is above the end of the dip tube (8), and below one end of the top tube (15). 4 - Dispositif selon la revendication 3, muni d'un circuit (14) de réchauffement de phase gazeuse comprenant le tube haut (15), un serpentin secondaire (16) et une vanne pressostatique (18) raccordée en aval à une jonction (9) avec le serpentin principal (11), la jonction (9) étant située en amont de la vanne débitmétrique (13).  4 - Device according to claim 3, provided with a gas phase heating circuit (14) comprising the top tube (15), a secondary coil (16) and a pressure valve (18) connected downstream to a junction (9). ) with the main coil (11), the junction (9) being located upstream of the flow meter valve (13). -Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit (7) de fourniture du fluide à l'état gazeux comprend un diaphragme (10) situé en amont du serpentin principal (11).  -A device according to any one of the preceding claims, wherein the circuit (7) for supplying the fluid in the gaseous state comprises a diaphragm (10) located upstream of the main coil (11). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une soupape de régulation (24).  6 - Device according to any one of the preceding claims, comprising a control valve (24). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une soupape de sécurité (25).  7 - Device according to any one of the preceding claims, comprising a safety valve (25). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le circuit de fourniture de fluide à l'état gazeux (7) comprend un tronçon d'isolation mécanique raccordé en aval de la vanne débitmétrique (13) et présentant un connecteur (6) fixé au réservoir de stockage (1) par une embase de fixation.  8 - Device according to any one of the preceding claims, wherein the gaseous fluid supply circuit (7) comprises a mechanical isolation section connected downstream of the flow meter valve (13) and having a connector ( 6) fixed to the storage tank (1) by a fixing base. 9 - Procédé de stockage et de fourniture de fluide cryogénique destiné à la respiration, dans lequel on vaporise le fluide à l'état liquide et on régule le débit de fluide à l'état gazeux, caractérisé par le fait qu'on prélève une quantité de gaz lorsque la pression du gaz augmente, et qu'on la restitue lorsque la pression diminue, afin d'amortir les variations de pression du fluide à l'état gazeux.  9 - Process for storing and supplying cryogenic fluid for breathing, in which the fluid is vaporized in the liquid state and the flow rate of the fluid in the gaseous state is controlled, characterized in that a quantity is withdrawn. of gas when the pressure of the gas increases, and that it is restored when the pressure decreases, in order to damp the pressure variations of the fluid in the gaseous state. 10- Procédé selon la revendication 9, dans lequel on amortit les déplacements du fluide cryogénique à l'état liquide.  10- The method of claim 9, wherein damping the movements of the cryogenic fluid in the liquid state.
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