FR2974155A1 - Pompe a piston comportant un guidage a plat. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de pompage, comprenant une chambre de travail et un piston prévu pour coulisser dans ladite chambre de travail de façon à faire varier le volume utile de la chambre au cours du pompage, comportant des moyens d'anti-rotation du piston. Avantageusement, lesdits moyens d'anti-rotation comportent un index (107) monté radialement par rapport à l'axe du piston et le dispositif comporte une fente longitudinale (108), ledit index étant prévu pour se déplacer dans ladite fente. Avantageusement, l'index (107) comporte deux faces planes sensiblement parallèles qui s'étendent longitudinalement.

Description

La présente invention se rapporte au domaine des pompes à piston utilisées dans les prélèvements automatiques, notamment des pompes du type 10 seringue utilisées pour le prélèvement d'un échantillon sanguin. Une pompe à piston comprend une chambre de travail et un piston monté coulissant dans la chambre. La chambre de travail est reliée à un moyen de prélèvement tel qu'une canalisation et une aiguille. On fait varier le volume de la chambre, selon que l'on veut aspirer ou refouler l'échantillon prélevé, en 15 déplaçant le piston. Ces pompes sont généralement utilisées pour le prélèvement de très faibles quantités d'échantillons, ce qui impose une très grande précision dans les volumes et donc dans le positionnement et le déplacement du piston. Généralement, l'échantillon lui même ne pénètre pas dans la chambre qui est 20 occupée, ainsi que la canalisation, par un liquide intermédiaire qui joue le rôle de piston liquide. Le piston est généralement entraîné en translation par une vis qui est en prise sur une douille filetée rigidement solidaire du piston et située dans son prolongement, la vis étant elle même entraînée par un moteur par exemple pas 25 à pas. Un inconvénient de ce montage est que la vis à tendance à entraîner le piston en rotation autour de son axe s'il n'est pas bloqué en rotation. Un autre problème provient du fait que le joint qui assure l'étanchéité entre le piston et la chambre de travail ne permet pas d'assurer un guidage suffisamment précis du piston dans son déplacement et que celui-ci peut légèrement basculer dans 30 un mouvement de rotation orthogonal à son axe. 1 L'invention vise à résoudre ces problèmes. A cet effet elle propose un dispositif de pompage, pouvant comprendre une chambre de travail et un piston prévu pour coulisser dans ladite chambre de travail de façon à faire varier le volume utile de la chambre au cours du pompage, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'anti-rotation du piston. Les moyens d'anti-rotation permettent d'assurer que le piston sera animé d'un mouvement de translation axial uniquement. Avantageusement, les moyens d'anti-rotation peuvent comporter un index monté radialement par rapport à l'axe du piston et le dispositif peut comporter une fente longitudinale, ledit index étant prévu pour se déplacer dans ladite fente. Le dispositif de pompage comporte un index saillant transversalement par rapport à l'axe piston et une fente de guidage, rectiligne parallèle à l'axe du piston, ménagée par exemple dans le corps de la pompe. L'index qui se déplace dans cette fente de guidage assure que le piston ne sera pas entraîné en rotation par la vis. Bien entendu, l'extension transversale de l'index est égale ou très légèrement inférieure à la largeur de la fente de guidage de façon qu'il puisse coulisser librement. Avantageusement, l'index peut comporter deux faces planes 20 sensiblement parallèles qui s'étendent longitudinalement. Lorsque l'index comporte une faible extension longitudinale, par exemple lorsqu'il s'agit d'une goupille cylindrique, la surface de frottement entre l'index et les flancs de la fente de guidage est faible, ce qui crée une usure rapide de l'index et/ou des flancs de la fente. Pour éviter cette usure, il 25 est avantageux de donner une certaine extension longitudinale à l'index, par exemple de le doter de deux faces planes parallèles et longitudinales, ces faces coulissant le long des flancs de la fente et réduisant le frottement. Avantageusement, le dispositif de pompage peut comporter au moins un moyen de détection de fin de course situé au voisinage d'une extrémité de la 30 fente.

Le dispositif de pompage est généralement muni d'au moins un moyen de détection de fin de course pour stopper le moteur et éviter toute détérioration en fin de course. Ce détecteur de fin de course peut être situé à tout emplacement judicieux de la pompe, mais il peut être avantageusement situé au voisinage d'une extrémité de la fente, notamment l'extrémité proche de la chambre de travail. Avantageusement, la fente est prolongée par une cavité, le détecteur de fin de course étant prévu pour pénétrer dans la cavité lorsqu'il arrive en fin de course.

Dans certains montages, la fente communique, à cette extrémité proche de la chambre de travail, avec une zone de plus grande largeur que la fente, mais d'extension longitudinale limitée, prévue pour recevoir un détecteur de fin de course. Si l'index a un faible encombrement, par exemple une goupille, il peut 15 sortir entièrement de la fente en pénétrant dans la zone de détection, et ne plus assurer sa fonction d'anti-rotation du piston. Avantageusement, l'extension longitudinale de l'index est supérieure à la distance entre l'extrémité de la fente et la zone de détection de la fin de course de l'index. 20 La cavité peut avoir toute forme, mais elle est généralement de section rectangulaire, présentant une largeur supérieure à celle de la fente et une extension longitudinale limitée. La zone de détection doit être comprise comme le point, la direction ou la surface dont l'atteinte par l'index provoque le signal de fin de course par le 25 détecteur. Ces dispositions permettent que l'index reste en prise sur les flancs de la fente - et continue donc d'assurer sa fonction d'anti-rotation - quand se produit la détection. De plus, lors du mouvement inverse du piston, l'index ne risque pas de 30 buter sur le rétrécissement que constitue le passage de la cavité à la fente. 2974155 -4 Avantageusement, les moyens d'anti-rotation comportent en outre une cloison située en amont de la chambre de travail et à travers de laquelle le piston est prévu pour coulisser. Le piston traverse une cloison du corps de la pompe avant d'atteindre la 5 chambre de travail. L'épaisseur de cette cloison est suffisante pour guider le piston axialement, c'est à dire lui éviter tout mouvement de bascule transversalement à son axe. Avantageusement, le piston est entraîné en translation par une vis en prise sur une douille, et le dispositif de pompage comporte en outre des 10 moyens d'annulation du jeu entre ladite vis et ladite douille. Comme il a été vu plus haut, le piston est entraîné en translation par une vis qui est en prise sur une douille filetée. Ce montage est généralement source de jeu et donc d'imprécision dans la mesure. Il est donc avantageux de prévoir des moyens pour annuler ce jeu. L'invention propose deux variantes : Dans une première variante, la vis est une vis à billes. Les vis à billes sont connues pour supprimer le jeu entre la vis et la pièce qui se visse dessus, mais l'utilisation d'un tel montage dans la présente pompe est inhabituelle en ce que la vis à billes n'est maintenue que par un seul palier, situé à l'extrémité de la vis proche du moteur.

Dans une seconde variante, la vis est une vis classique à filets et la pompe comporte en outre un moyen de rattrapage de jeu entre ladite vis et ladite douille, notamment un ressort. Un ressort met en permanence en contact les mêmes faces des filets de la vis et de la douille, annulant le jeu entre ces deux éléments.

Des modes de réalisation et des variantes seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 représente une pompe en perspective,30 Les figures 2A et 2B représentent respectivement une pompe en plan vue de dessus et en coupe longitudinale selon A - A,

La figure 3 représente la pompe en plan vue de dessus sans détecteur de fin de course,

La figure 4 représente un détecteur de fin de course en perspective,

La figure 5 représente une coupe longitudinale agrandie au niveau de l'extrémité de la fente de la pompe.

La pompe illustrée en figures 1, 2A et 2B comporte un corps 100 de forme sensiblement parallélépipédique à pans coupés, surmonté d'un compartiment de travail 120 fixé à une face transversale du corps 100. Le corps 100 renferme un piston 101 qui est monté coulissant au sein du corps 100. Le piston traverse la cloison 102a qui jouxte le compartiment de travail 120, et débouche dans une chambre de travail 121 ménagée au sein de ce compartiment. Un joint 103, situé à la jonction de la chambre de travail 121 et du corps 100, assure l'étanchéité autour du piston 101. Du côté du compartiment de travail 120, au moins une canalisation (non représentée) est fixée à la pompe et communique avec la chambre de travail. Le déplacement du piston modifie le volume utile de la chambre de travail 121. Si cette chambre de travail est remplie d'un liquide, faire pénétrer le piston chasse le liquide dans la canalisation, retirer le piston aspire du liquide dans la canalisation. Ce liquide peut servir d'intermédiaire ou de « piston liquide » entre le piston 121 de la pompe et un échantillon à prélever. Le piston 101 est rigidement solidaire d'un support 104 situé dans le corps 100, dans lequel est ménagée une cavité 105 axialement alignée avec le piston 101. A l'opposé du piston 101, le support 104 est fixé rigidement sur une douille filetée 106 coaxiale avec la cavité 105. Dans la cavité 105 et dans la douille filetée 106 prend place la vis 131 d'un moteur 102b. La vis illustrée en figure 2B est une vis à bille en prise sur un manchon adapté 106. Cette vis à billes présente la particularité, dans cette application, d'être utilisée sans palier distant du moteur 102b. Dans un autre mode de réalisation (non représenté), la vis 131 est une vis classique à filets, mais le jeu entre la vis et le manchon 106 est annulé grâce à un ressort qui sollicite en permanence le manchon dans la même direction axiale, de façon à supprimer le jeu entre la vis et le manchon fileté. Un index 107 s'étend radialement à partir du support 104 et prend place dans une fente 108 ménagée dans une face du corps 100, mais sans être saillant par rapport à cette face du corps 100. L'index a une section transversale de forme sensiblement rectangulaire, le petit côté étant sensiblement égal à la largeur e de la fente 108 de façon à coulisser sans frottement dans la fente. De cette façon, l'index empêche le support 104 et donc le piston 101 de tourner sur son axe lorsque la broche 131 est actionnée en rotation par le moteur, seul un mouvement de translation étant possible. A son extrémité proche du compartiment de travail 120, la fente 108 est prolongée par une cavité 109 délimitant une zone de plus grande largeur de forme sensiblement rectangulaire. Cette cavité est destinée à recevoir un détecteur de fin de course du piston, par le biais de l'entrée dans cette zone de l'index 107. La figure 4 illustre un tel détecteur de fin de course sous la forme d'un détecteur optique 110 ou cavalier optique. Ce cavalier optique 110 comporte deux branches sensiblement parallèles 11la et 11 lb, l'une des branches étant munie sur sa face interne d'un émetteur optique (non représenté), par exemple une diode, l'autre branche étant munie sur sa face en vis à vis d'un détecteur optique (non représenté), alignés selon un axe optique X-X' sensiblement orthogonal aux branches 11la, lllb. Le détecteur optique 110 comporte en outre deux pattes de fixation 112a et 112b, situées de part de d'autre du détecteur dans un même plan orthogonal aux branches 11la, 11 lb. Ces pattes de fixation comportent chacune une ouverture traversante pour la fixation par vis du cavalier optique 110 sur une face longitudinale du corps 100 de la pompe. Les branches 111a, 11 lb du détecteur sont prévues pour prendre place dans la cavité 109 du corps 100, de part et d'autre de l'axe de la fente 108, de façon à ce que l'espace compris entre les branches 11 l a et 11l b vienne dans le prolongement de la fente 108. Lorsqu'il arrive en fin de course, c'est à dire à l'extrémité de la fente 108, l'index 107 passe donc entre les branches 11la et 11 lb du détecteur et interrompt le faisceau optique. La figure 5 illustre en coupe un index 107 arrivant en fin de course dans la fente 108. La face avant de l'index traverse l'axe optique X-X' du cavalier optique 110 entre ses branches 11 l a et 11l b ce qui provoque l'arrêt de la pompe et la fin de la progression de l'index. L'extension longitudinale ou longueur L de l'index 107 est supérieure à la distance d entre l'extrémité de la fente 108 et l'axe optique X-X'. De cette façon, l'index 107 reste en prise sur les flancs de la fente 108 jusqu'à la détection de fin de course et continue donc de jouer son rôle d'anti-rotation du piston 101, même si l'écartement entre les faces en vis à vis des branches 11 la, 11 lb du capteur optique est supérieur à la largeur e de la fente 108. Cette disposition procure un autre avantage : lorsque l'index 107 s'éloigne du capteur 110 après avoir atteint sa fin de course, il ne risque pas de venir se bloquer contre la face 109a de la cavité 109 adjacente à l'extrémité de la fente 108, ce qui risquerait de détériorer la pompe. Les figures illustrent l'utilisation d'un cavalier optique 110 mais l'invention n'est pas limitée à un tel détecteur, de nombreux détecteurs sont couverts par l'invention, par exemple un détecteur de contact, pourvu que la longueur L de l'index soit supérieure à la distance entre l'extrémité de la fente 108 et le point de détection de fin de course. Cette condition sera toujours remplie si la longueur L de l'index est supérieure à la profondeur P de la cavité 109. 2974155 -8

Il convient également que le piston 101 soit guidé en rotation transverse à son axe, de façon à lui éviter tout mouvement de bascule. Ce guidage transverse est réalisé par la cloison 102a traversée par le piston 101, cette cloison étant à cet effet dotée d'une épaisseur suffisante. 5

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de pompage, comprenant une chambre de travail (121) et un piston (101) prévu pour coulisser dans ladite chambre de travail de façon à 5 faire varier le volume utile de la chambre au cours du pompage, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'anti-rotation du piston.
2. 2. Dispositif de pompage selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'anti-rotation comportent un index 10 (107) monté radialement par rapport à l'axe du piston (101) et en ce que le dispositif comporte une fente longitudinale (108), ledit index étant prévu pour se déplacer dans ladite fente.
3. 3. Dispositif de pompage selon la revendication 2, 15 caractérisé en ce que ledit index (107) comporte deux faces planes sensiblement parallèles qui s'étendent longitudinalement.
4. 4. Dispositif de pompage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un moyen de détection de fin 20 de course (110) situé au voisinage d'une extrémité de ladite fente (108).
5. 5. Dispositif de pompage selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite fente (108) est prolongée par une cavité (109), ledit détecteur de fin de course (110) étant prévu pour pénétrer dans la 25 cavité lorsqu'il arrive en fin de course.
6. 6. Dispositif de pompage selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'extension longitudinale (L) dudit index (107) est supérieure à la distance (d) entre l'extrémité de la fente (108) et la zone de 30 détection de la fin de course de l'index. 9 2974155 - 10 -
7. 7. Dispositif de pompage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens d'anti-rotation comportent en outre une cloison (102a) située en amont de ladite chambre de travail (121) et à travers de laquelle le piston (101) est prévu pour coulisser.
8. 8. Dispositif de pompage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston (101) est entraîné en translation par une vis (131) en prise sur une douille (106), et en ce qu'il comporte en outre des moyens d'annulation du jeu entre ladite vis et ladite douille.
9. 9. Dispositif de pompage selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite vis (131) est une vis à billes.
10. 10. Dispositif de pompage selon la revendication 8, 15 caractérisé en ce que ladite vis (131) est une vis à filets, le dispositif comportant en outre un moyen de rattrapage de jeu entre ladite vis et ladite douille, notamment un ressort. 10