FR3106865A1 - Dispositif de distribution de liquide oscillo-rotatif avec ressort et sa méthode - Google Patents

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Abstract

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION DE LIQUIDE OSCILLO-ROTATIF AVEC RESSORT ET SA M É THODE La présente invention concerne un dispositif de distribution de produit liquide comportant une partie fixe et une partie mobile ; la partie fixe comprenant un orifice d’aspiration, un orifice de refoulement, un corps comportant une cavité dans laquelle débouchent lesdits orifices, ladite cavité étant apte à recevoir partiellement la partie mobile, le volume restant formant une chambre de vidange ; la partie mobile étant apte à se déplacer partiellement dans la cavité de la partie fixe et comprenant un piston, un élément d’entrainement du piston, un ressort axial, un conduit s’étendant le long de la circonférence du piston, ledit conduit permettant d’une part des positions permettant une communication fluidique entre la chambre de vidange et un seul desdits orifices et d’autre part des positions de commutation dans lesquelles toute communication fluidique entre la chambre de vidange et chacun desdits orifices est interdite, une came apte à transformer la rotation de l’élément d’entrainement en mouvement oscillo-rotatif du piston. Le dispositif selon l’invention est caractérisé en ce que le ressort axial est apte à absorber de l'énergie durant une phase d’aspiration du liquide et à la restituer durant une phase de refoulement du liquide, ledit ressort étant positionné autour du piston qui se trouve sur la partie mobile située dans la cavité du corps. Figure de l’abrégé : Fig. 1

Description

DISPOSITIF DE DISTRIBUTION DE LIQUIDE OSCILLO-ROTATIF AVEC RESSORT ET SA MÉTHODE
DOMAINE DE L’INVENTION
La présente invention concerne un sous-ensemble volumétrique oscillo-rotatif et un dispositif pour pompage volumétrique d’un fluide.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
L'utilisation de dispositifs de pompage volumétrique pour la délivrance (injection, infusion, oral, pulvérisation.) de fluides et/ou poudre est connue, notamment pour des applications médicales, esthétiques, vétérinaires ou alimentaires. En particulier dans le domaine médical, différents systèmes mécaniques ou électromécaniques sont connus tel que les sous-ensembles de type « pousse seringue », « pousses dispositifs cartouches », des pompes péristaltiques, des pompes à pistons, des pompes rotatives. Dans le cas des pompes actionnées par un moteur qu’il soit linéaire ou rotatif, lorsque le fluide doit être transféré à vitesse élevée et pression élevée c’est-à-dire supérieur à 4 bars, cela implique l’utilisation d’un moteur permettant de fonctionner à haute vitesse et capable de fournir une force ou un couple élevé(e).
Dans ce domaine, on connait la demande EP1803934 concernant une pompe comprenant un stator, un rotor comprenant une extension axiale coulissante et rotative au moins partiellement dans une chambre de rotor du stator, et au moins des premières et secondes soupapes entre un une entrée et une chambre de rotor, respectivement entre la chambre de rotor et une sortie, qui s'ouvrent et se ferment en fonction au moins du déplacement angulaire du rotor. La pompe comprend des éléments de came en interaction sur le rotor et le stator et des moyens de sollicitation agissant sur le rotor pour appliquer une force sur le rotor dans la direction axiale de l'élément de came de stator.
Cet art antérieur a représenté une avancée insuffisante pour réduire la taille des moteurs de pompe oscillo rotative pour être intégré dans un dispositif portable.
On connait aussi le brevet EP3025058A1 qui décrit un sous-ensemble oscillo-rotatif pour pompage volumétrique d'un fluide comporte un corps creux définissant une cavité dont la paroi est traversée par deux conduits, un piston définissant avec ladite cavité une chambre de travail et comportant une rainure débouchant longitudinalement dans ladite chambre de travail, ledit piston étant mobile angulairement pour mettre ladite chambre de travail en communication fluidique avec l'un puis aucun puis l'autre desdits conduits, et alternativement en translation longitudinale de sorte à faire varier le volume de ladite chambre de travail et successivement puis refouler ledit fluide, ledit piston portant un joint d'étanchéité formé d'au moins un tore d'étanchéité, un demi-tore d'étanchéité et au moins une languette d'étanchéité reliant longitudinalement ledit tore d'étanchéité audit demi-tore d'étanchéité.
Bien que cette pompe puisse être conçue pour de petites cylindrées et puisse supporter de fortes pressions, il est nécessaire d’utiliser une vitesse de rotation du moteur très élevée lorsque l’on souhaite administrer rapidement un fluide. En outre, pour atteindre cette vitesse de rotation, le temps d’accélération du moteur n’est pas négligeable par rapport à la durée d’éjection de la dose de fluide délivrée par la pompe. Il en résulte que la vitesse d’éjection n’est pas constante au cours de la dose. Cela entraine des moteurs de taille relativement importante pour être intégré dans un dispositif portable.
On connait également le brevet EP2962714 qui décrit une micropompe utilisant un élément de came excentrique tournant dans un boîtier de pompe pour ouvrir et fermer séquentiellement des vannes dans le boîtier de pompe pour retirer le fluide d'un réservoir et fournir des quantités mesurées du fluide à un orifice de canule pour l'administration à un patient. La micropompe peut être utilisée dans une pompe jetable pour une perfusion continue de médicaments tels que l'insuline.
La came excentrique sollicite de manière séquentielle chaque actionneur de soupape lors d’une rotation complète du piston. Cet art antérieur a représenté une avancée insuffisante pour l’administration impulsive de liquide avec un moteur de taille réduite. En outre, la force de rappel sur les joints d’étanchéité exercée par les ressorts de soupape doit être suffisamment élevée pour assurer que les actionneurs de soupape ne s’ouvrent pas sous les pressions de fonctionnement de la micropompe.
RÉSUMÉ
La présente invention a été développée afin de résoudre les problèmes précédemment cités, en particulier la capacité à assurer une éjection de produit à vitesse constante pendant une durée pouvant être inférieure à 100ms tout en réduisant la taille des moteurs de pompe oscillo rotative pour réduire leur encombrement et assurer la miniaturisation du dispositif final. En effet, le couple nécessaire pour actionner un dispositif du type selon l’invention est important et requiert l’utilisation d’un moteur souvent encombrant, avec une consommation d’énergie importante et limitant ainsi la miniaturisation.
La présente invention concerne donc un dispositif de distribution de produit sous forme de liquide comportant une partie fixe et une partie mobile, la partie fixe comprenant un orifice d’aspiration, un orifice de refoulement, un corps comportant une cavité dans laquelle débouchent lesdits orifices, ladite cavité étant apte à recevoir partiellement la partie mobile, le volume formé entre la surface de la cavité et la partie mobile définissant une chambre de vidange, la partie mobile étant apte à se déplacer partiellement dans la cavité de la partie fixe et comprenant un piston, un élément d’entrainement du piston, un ressort axial, un conduit s’étendant le long de la circonférence du piston, ledit conduit permettant d’une part des positions permettant une communication fluidique entre la chambre de vidange et un seul desdits orifices et d’autre part des positions de commutation dans lesquelles toute communication fluidique entre la chambre de vidange et chacun desdits orifices est interdite, le dispositif selon l’invention comprenant une came apte à transformer la rotation de l’élément d’entrainement du piston en mouvement oscillo-rotatif du piston, caractérisé en ce que le ressort axial est apte à absorber de l'énergie durant une phase d’aspiration du liquide et à la restituer durant une phase de refoulement du liquide, ledit ressort étant positionné autour du piston qui se trouve sur la partie mobile située dans la cavité du corps.
De manière préférentielle, le ressort axial utilisé dans la présente invention est un ressort hélicoïdal afin d’aider le moteur en augmentant le couple fourni lors de la phase de refoulement. Préférentiellement le ressort hélicoïdal peut se soustraire à l’action du moteur. Avantageusement, le ressort hélicoïdal permet une simplicité d’assemblage.
Dans la présente invention, le conduit s’étendant le long de la circonférence du piston est délimité par des lèvres d’étanchéité afin d’assurer l’étanchéité fluidique entre le piston et le corps du dispositif, ainsi qu’entre les différentes zones de circulation fluidique
De manière préférentielle, ledit conduit comprend une rainure de refoulement reliant l’orifice de refoulement à la chambre de vidange lors de la phase de refoulement et une rainure d’aspiration reliant l’orifice d’aspiration à la chambre de vidange lors de la phase d’aspiration, lesdites rainures étant réalisées de manière à mettre alternativement en communication fluidique l’un des orifices d’aspiration ou de refoulement avec la chambre de vidange ou d’interdire toute communication fluidique entre lesdits orifices et la chambre de vidange lors de la rotation.
Dans un mode de réalisation de l’invention, la rainure d’aspiration est en forme de filetage interne hélicoïdal formant un angle α de préférence identique à l’angle de la pente de la came afin de réduire le volume mort.
De préférence, la rainure de refoulement s’étend sur un axe colinéaire avec celui de la butée de came et forme avec l’axe longitudinal du piston un angle β tel que 0°≤β≤70°, ceci afin d’optimiser le fonctionnement du dispositif lors de l’étape de refoulement.
De manière encore préférentielle, l’angle β est un angle de 0°.
Dans un autre mode de réalisation, l’orifice d’aspiration et l’orifice de refoulement sont angulairement distants d’un angle compris entre 170° et 190° sur un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du piston (22) pour simplifier la conception du joint d’étanchéité en tenant compte de sa moulabilité optimale. De manière préférentielle, l’orifice d’aspiration et l’orifice de refoulement sont sensiblement à 180° l’un par rapport à l’autre sur ce même plan.
La présente invention concerne également une méthode d’administration d’un fluide comprenant quatre étapes successives. Durant une première étape d’aspiration, le dispositif selon l’invention est actionné pour entrainer la rotation de la came afin d’obtenir un mouvement oscillo-rotatif du piston, durant ledit mouvement oscillo-rotatif, l’orifice d’aspiration est en communication avec le conduit et l’orifice de refoulement est occulté de manière à obtenir le remplissage de la chambre de vidange et la compression du ressort axial entre la came et un support de ressort. Durant une première étape intermédiaire aussi appelée étape de commutation maximale, suivant l’étape d’aspiration, les deux orifices d’aspiration et de refoulement sont occultés et non communicants, et durant laquelle la chambre de vidange est dans son volume maximal. Durant une troisième étape de refoulement, le ressort axial se décomprime afin de provoquer la translation du piston, pour vider la chambre de vidange à travers la rainure de refoulement en communication fluidique avec l’orifice de refoulement. Durant une seconde étape intermédiaire aussi appelée étape de commutation minimale, les deux orifices d’aspiration et de refoulement sont occultés et non communicants et le piston se trouve en fin de course dans la cavité du corps de la partie fixe, et le ressort axial est détendu.
Préférentiellement, la hauteur de la butée de la came est ajustable afin de varier le volume de liquide éjecté de la chambre de vidange par l’orifice de refoulement. Cela permet de faire varier l’amplitude et d’ajuster le volume maximal.
La présente invention concerne également tout appareil médical contenant le dispositif ci-décrit ou utilisant la méthode d’administration de liquide ci-décrite.
La présente invention concerne également une cassette fluidique comprenant un circuit fluidique et un dispositif de distribution selon l’invention.
DÉFINITIONS
Dans la présente invention, les termes ci-dessous sont définis de la manière suivante:
  • “angle de filetage interne α” concerne l’angle d'inclinaison de la rainure d’aspiration hélicoïdale par rapport à l'axe du piston.
  • “conduit” indique le chemin parcouru par le liquide, il implique dans le mode préféré une rainure d’aspiration ayant la forme d’un filetage interne hélicoïdal et une rainure de refoulement, les deux rainures étant situées sur la périphérie du piston
  • “sensiblement” dans le cadre de l’invention signifie que l’on se trouve dans la marge d’erreur correspondant à la précision de l’outil de mesure de la valeur.
  • “fluide”, dans l’invention, le fluide est un gaz ou un liquide, il est préférentiellement un liquide.
  • “Cassette”: Boitier amovible apte à comprendre un dispositif de distribution de fluide.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est une coupe longitudinale du dispositif selon l’invention dans laquelle le piston se trouve en fin de course dans la cavité du corps de la partie fixe, la chambre est vidée et le ressort axial est détendu (étape de commutation minimale).
La figure 2 est une vue en perspective du dispositif selon l’invention dans lequel le piston se trouve en fin de course dans la cavité du corps de la partie fixe, la chambre est vidée et le ressort axial est détendu (étape de commutation minimale). Le support de came de la partie fixe n’est pas illustré.
La figure 3 est une coupe longitudinale de l’ensemble du corps de la partie fixe, de la came, du piston, du ressort, du joint d’étanchéité et des orifices lorsque le piston se trouve en fin de course et la chambre de vidange est vidée (étape de commutation minimale).
La figure 4 est une vue de face de l’ensemble came, piston, joint d’étanchéité et conduit lorsque le piston se trouve en fin de course et la chambre de vidange est vidée (étape de commutation minimale).
La figure 5 est une vue en perspective de l’ensemble illustré en figure 4 dans lequel la chambre de vidange est remplie avec un produit liquide. Cette figure est une vue en perspective de l’ensemble came, piston, joint d’étanchéité et conduit.
Les figures 7a, 7b, 7c et 7d illustrent le développement de la surface périphérique cylindrique définie par le joint d’étanchéité et les lèvres d’étanchéité. Ces quatre figures montrent les configurations des orifices d’aspiration et de refoulement en fonction des rainures d’aspiration et de refoulement durant les quatre étapes de fonctionnement du dispositif.
La figure 6 est une coupe longitudinale du dispositif selon l’invention dans laquelle le la chambre de vidange est remplie de liquide et le ressort axial est comprimé.
Les figures 7e, 7f, 7g et 7h illustrent le développement de la surface périphérique extérieure de la came. Ces quatre figures montrent les configurations de la came en fonction du support de came durant les quatre étapes de fonctionnement du dispositif.
Les figures 8a à 8d sont des vues de face de l’ensemble comprenant l’extrémité du piston et le joint d’étanchéité, illustrant quatre différentes configurations de l’ensemble durant une rotation complète de la partie mobile, dans lesquelles l’orifice de refoulement est représenté en vue projetée.
Les figures 8e à 8h sont des vues de face de l’ensemble comprenant l’extrémité du piston et le joint d’étanchéité qui montrent le côté opposé à celui illustré dans les figures 8a à 8d respectivement et dans lesquelles l’orifice d’aspiration est représenté en vue projetée.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La présente invention concerne un dispositif de distribution de produit liquide et elle sera mieux comprise à la lecture des figures suivantes qui sont une illustration sans aucune vocation limitative l’invention.
Comme détaillé sur lafigure 1, le corps 13 de la partie fixe 1 est creux et comporte au moins deux cavités cylindriques 151, 152 d’axe longitudinal (A) et de diamètres différents, reliées entre elles par un épaulement 18 et communicantes entre elles ainsi définissant la cavité 15 apte à recevoir la partie mobile 2. La cavité cylindrique 152 de grand diamètre communique avec l’extérieur ainsi qu’avec la cavité cylindrique de petit diamètre 151, cette cavité est configurée pour recevoir partiellement un support de ressort 16 et pour recevoir entièrement le ressort hélicoïdal 23 et la came 25. Il est à noter que les spires du ressort hélicoïdal 23 sont enroulées autour de la partie mobile 2, ce ressort est en appui sur le support du ressort 16 qui le contraint lors de la phase d’aspiration. La détente du ressort permet d’apporter une énergie supplémentaire au moteur pour déplacer le piston afin de vider la chambre de vidange. Dans un mode préférentiel, la détente du ressort permet d’apporter une énergie nécessaire pour déplacer le piston afin de vider la chambre de vidange. Ceci permet dans la figure 1 de déplacer le piston 22 et vider la chambre de vidange 27. Cela permet de réduire le couple nécessaire de ce dernier et donc de réduire sa taille voire son encombrement.
En outre, la came 25 comporte une rampe inclinée 251 apte à glisser sur un support de came 14 de la partie fixe 1. La cavité cylindrique de petit diamètre 151 présente une extrémité communiquant avec la cavité cylindrique de grand diamètre 152 et une extrémité fermée. La cavité cylindrique 151 est destinée à recevoir partiellement le piston 22. L’étanchéité entre le piston et la cavité cylindrique de petit diamètre 151 est assurée par le joint d’étanchéité du piston 29. La cavité cylindrique 152 peut par exemple présenter un diamètre variable pour s’adapter au support de ressort 16 et à l’élément d’entrainement du piston 21.
En référence à lafigure 2, l’élément d’entrainement du piston 21 est un cylindre d’axe longitudinal A d’une forme adaptée pour recevoir un moteur comportant par exemple un méplat et une cavité cylindrique, il est lié à la partie mobile 2 via un moyen de raccordement 30, ledit moyen de raccordement 30 peut être de toute forme complémentaire à l’évidement correspondant se trouvant dans le piston 22, une forme plate ou en croix peut être envisagée par exemple. L’élément d’entrainement du piston 21 est apte à être entrainé par un moteur de manière préférentielle mais tout autre moyen d’apport d’énergie mécanique peut être envisagé. Il est précisé que cet élément est préférentiellement entrainé par un moteur mais toute autre moyen de fourniture d’énergie mécanique peut être envisagé en sachant que la présence du ressort axial permettra de réduire l’apport énergétique requis. Ceci à la condition que le moyen de fourniture d’énergie soit suffisamment impulsif.
En référence à lafigure 3, le joint d’étanchéité 29 et le conduit 24 sont réalisés de manière à mettre alternativement, c’est-à-dire successivement l’un puis l’autre avec possibilité d’étapes intermédiaires, en communication fluidique l’un des orifices d’aspiration ou de refoulement respectivement 11, 12 avec la chambre de vidange ou d’interdire toute communication entre les orifices d’aspiration ou de refoulement respectivement 11, 12 et la chambre de vidange 27. Dans l’exemple illustré enfigure 3, l’orifice de refoulement 12 est en communication fluidique avec la chambre de vidange 27. La communication entre la chambre de vidange 27 et l’orifice d’aspiration 11 est interdite. Plus particulièrement, la configuration du conduit 24 (visible enfigure 4) et du joint d’étanchéité 29 permet la communication fluidique entre l’un des orifices d’aspiration ou de refoulement 11, 12 avec la chambre de vidange durant les étapes d’aspiration et de refoulement, ceci est illustré par lesfigures 7 aet7 c respectivement. Cette configuration selon l’invention interdit toute communication fluidique entre les orifices d’aspiration ou de refoulement respectivement 11, 12 et la chambre de vidange 27 durant les étapes intermédiaires aussi appelées étapes de commutation, illustrées par lesfigure s 7b et 7 d.
Comme illustré par lesfigures 1à3, la cavité 15 est mise en communication fluidique, avec un circuit fluidique amont et un circuit fluidique aval, avec l’extérieur via les orifices d’aspiration et de refoulement 11, 12 débouchant sur la surface extérieure du corps 13 et ayant un axe de symétrie perpendiculaire à l’axe A. Chacun des deux orifices d’aspiration et de refoulement, respectivement 11, 12, présente une partie cylindrique de petit diamètre débouchant à l’intérieur de la cavité cylindrique 151 et une partie de plus grand diamètre débouchant à l’extérieur du corps 13. Dans l’exemple illustré, la partie de grand diamètre de l’orifice de refoulement 12 présente ainsi la forme d’un cône tronqué et la partie de petit diamètre de l’orifice d’aspiration 11 présente la forme d’un cylindre. L’axe de l’orifice d’aspiration 11 et l’axe de l’orifice de refoulement 12 peuvent être décalés longitudinalement par rapport à l’axe A et angulairement selon un plan perpendiculaire à l’axe A. Dans l’exemple illustré sur lesfigures 1à3les orifices d’aspiration et de refoulement 11, 12 sont décalés longitudinalement par rapport à l’axe A et sont décalés entre eux d’un angle de 180° selon un plan perpendiculaire à l’axe A. Dans un mode de réalisation alternatif (non illustré), les deux orifices d’aspiration et de refoulement 11, 12 sont décalés angulairement entre eux d’un angle de 0°. Dans un autre mode de réalisation alternatif, ils ne sont pas décalés l’un par rapport à l’autre longitudinalement.
Comme détaillé sur laf igure 4, le piston 22 a un diamètre légèrement inférieur au diamètre de la cavité cylindrique 151 et l’étanchéité entre le piston 22 et le corps de la partie fixe 1 est assurée par la compression du joint d’étanchéité 29 positionné sur l’extrémité du piston 22. En particulier, le joint d’étanchéité 29 présente une forme générale cylindrique, la surface intérieure dudit joint est en contact intime avec la surface extérieure du piston 22 et la surface extérieure dudit joint est pourvue de lèvres d’étanchéité 26 destinées à être comprimées contre la surface de la cavité cylindrique 151 afin d’assurer une étanchéité fluidique du conduit et de la chambre.
Comme illustré sur lesfigure s 4 et 5, lesdites lèvres d’étanchéité 26 définissent plusieurs canaux ayant des profondeurs différentes, à savoir au moins un premier canal dont une extrémité débouche dans la chambre de vidange 27, au moins un second canal en liaison fluidique avec ledit premier canal et des canaux additionnels non communicant non communicant avec la chambre de vidange 27 et ayant, préférentiellement, une profondeur inférieure à celle du premier et du second canal, afin de minimiser les volumes morts. Comme illustré enfigure 4, le premier canal débouchant dans la chambre de vidange 27 correspond à la rainure de refoulement 241, le second canal en liaison fluidique avec ledit premier canal correspond à la rainure d’aspiration 242 et lesdits premier canal et second canal forment un conduit 24 sur la circonférence du joint.
Il est à noter que le conduit 24 est agencé entièrement sur la circonférence du joint, et ne contient en particulier aucune portion à l’intérieur du piston 22. Comme illustré dans lafigure 4et dans lesfigures 7 aà7d, les lèvres d’étanchéité 26 définissent également des canaux additionnels non communicant ayant une profondeur inférieure à celle des rainures de refoulement et d’aspiration et qui s’étendent autour du joint d’étanchéité 29 afin d’être en regard d’un des orifices d’aspiration 11 ou de refoulement 12 lorsque l’autre orifice 12,11 se trouve en regard d’une rainure de refoulement 241 ou d’aspiration 242 du conduit 24 ou en regard d’un autre canal additionnel.
Plus particulièrement, durant une étape de fonctionnement du dispositif illustrée enfigure 7 a, l’orifice d’aspiration 11 se trouve en regard de la rainure d’aspiration 242 et l’orifice de refoulement 12 se trouve dans un desdits canaux additionnels non communiquant avec la chambre de vidange 27. Dans une deuxième étape de fonctionnement illustrée par lafigure 7 b, les deux orifices d’aspiration 11 et de refoulement 12 se trouvent dans des canaux additionnels non communiquant avec la chambre de vidange 27. Dans une troisième étape de fonctionnement du dispositif représentée enfigure 7 c, l’orifice de refoulement 12 se trouve en regard de la rainure de refoulement 241 et l’orifice d’aspiration 11 se trouve dans un canal additionnel non communiquant avec la chambre de vidange 27. De manière avantageuse, la largeur des rainures de refoulement 241 et de d’aspiration est sensiblement supérieure au diamètre des orifices d’aspiration et de refoulement 242. Enfigure 7d, comme dans 7c, un orifice est occulté et l’autre se trouve dans la rainure 241.
Le conduit 24 compris sur le joint d’étanchéité 29 et délimité par les lèvres d’étanchéité 26 comprend une rainure de refoulement 241 formant un angle β compris entre 0° et 70° avec l’axe A et une rainure d’aspiration 242 par exemple en forme de filetage interne hélicoïdal formant un angle α par rapport à l’axe A. L’angle β est défini dans la figure 4, et préférentiellement, un angle de 0°et l’angle α est identique à l’angle de la pente de la came 25. Dans cette configuration (illustrée enfigure 4), la rainure de refoulement 241 est parallèle à l’axe A et s’étend dans une direction comprise dans le plan colinéaire de la butée de came 28. Dans un mode de réalisation alternatif non représenté, la rainure de refoulement 241 et la butée de came 28 forment un angle β avec l’axe A compris entre 0° et 70° tout en étant diffèrent de 0°. De manière préférée, la rainure de refoulement 241 s’étend dans une direction parallèle à celle d’extension de la butée de came 28. Dans ce cas de figure le ressort permet d’apporter une énergie supplémentaire au moteur.
En référence à lafigure 5, la position de l’extrémité libre du piston 22 dans la cavité 151 définit une chambre de vidange 27 de forme cylindrique et de volume variable. Le volume de la chambre de vidange 27 est défini par le volume intérieur de la cavité 151, allant de l’extrémité fermée de ladite cavité jusqu’à la surface circulaire plane qui appartient à l’extrémité libre du piston 22. Lorsque le piston 22 est dans sa position basse, le ressort 23 est comprimé, la chambre de vidange 27 est à son volume maximale (configuration visible sur lesfigure s 5 et6) tandis que lorsque le piston 22 est dans une position haute, le ressort dans sa position détendu puisque retourné à sa position initiale de contrainte réduite, la chambre de vidange est à son volume minimal (configuration visible sur lesfigures 1à4), le liquide a été expulsé.
Comme détaillé dans lesfigures 1, 4et5, la came 25 comporte une rampe inclinée 251 (fig. 4 et 5) apte à glisser sur un support de came 14 (fig. 1) et une butée de came 28 sous forme d’une marche comprenant une surface radiale par rapport à l’axe A et délimitée par deux côtés parallèles 281 et 282 en commun avec la rampe inclinée 251 de la came 25. En référence en particulier auxfigures 4et5, le côté 281 relie la butée de came 28 à une partie haute de la rampe inclinée 251 et le côté 282 relie la butée de came 28 à une partie basse de la rampe inclinée 251. En pratique, chaque côté 281, 282 est l’arête d’un angle dièdre formé par la rencontre de la butée de came 28 avec la rampe inclinée 251.
Il est à noter que le joint d’étanchéité 29 peut par exemple être fabriqué par surmoulage sur le piston 22 ou fabriqué indépendamment du piston et assemblé sur celui-ci. Le joint d’étanchéité 29 est positionné autour de l’extrémité du piston 22 apte à se déplacer dans la cavité 151.
Comme illustré sur lesfigures 7e,7 f,7get7h, la partie haute et la partie basse définissant le début et la fin de la rampe inclinée 251 sont perpendiculaire à l’axe A. Par conséquent, l’angle dièdre formé par la rencontre de la butée de came 28 avec la partie haute ou la partie basse de la rampe inclinée 251 est un angle droit de 90°. L’inversion du sens de rotation de la partie mobile est empêchée par la présence de la butée de came 28. Dans un mode de réalisation alternatif non représenté, la butée de came 28 comporte une surface non radiale à l’axe du piston et reliant la partie haute à la partie basse de la rampe inclinée 251 avec un angle par rapport à l’axe du piston diffèrent de 90°. Dans ce mode de réalisation alternatif, la rainure de refoulement 241 est inclinée par rapport à l’axe du piston avec un angle β entre 0° (exclu) et 70° tout en étant identique à l’angle formé par la butée de came 28 et ledit axe.
Lesfigure s 7aà 7dillustrent le développement de la surface latérale du cylindre défini par le joint d’étanchéité 29; les parties de petit diamètre des orifices d’aspiration et de refoulement 11 et 12 sont représentées en vue projetée sur un plan.
Lesfigures 7eà7hillustrent le développement de la surface extérieure de la came 25 ; le support de came 14 est représenté en vue projetée sur un plan. Par souci de simplification et pour faciliter l’intelligibilité du schéma, une représentation simplifiée du support de came 14 est montrée.
Le mode de fonctionnement du dispositif selon le mode préféré est le suivant:
Durant l’étape d’aspiration, un moteur entraine la rotation quasi complète de la came 25 afin d’obtenir un mouvement oscillo-rotatif du piston 22 dans la cavité 15 ; durant le mouvement oscillo-rotatif, le piston 22 passe d’une position haute dans laquelle la chambre de vidange présente un volume minimal de liquide (figures 1 à 3) à une position basse (figure 5) dans laquelle la chambre de vidange 27 est remplie de liquide.
La marche définie par la butée de came 28 peut alternativement avoir une position réglable via une goupille apte à transmettre de l’énergie cinétique au piston. Entre le début de l’étape d’aspiration et la fin de l’étape de refoulement la came 25 a effectué une rotation complète de 360°.
La décompression impulsive du ressort axial 23 pendant l’étape de refoulement entraine la translation du piston 22 d’une position basse (figures 5 et 6) dans laquelle la chambre de vidange 27 est adaptée pour être remplie de liquide à une position haute (figure 1 à 4) dans laquelle la chambre de vidange 27 est adaptée pour être vidée de liquide.
Comme illustré enfigure 7 c, durant l’étape de refoulement l’orifice d’aspiration 11 est occulté dans un canal additionnel non communiquant avec la chambre de vidange 27 et l’orifice de refoulement 12 est en communication fluidique avec une rainure de refoulement 241 longitudinale à l’axe A ou oblique selon un angle β compris entre 0° et 70°; dans l’exemple illustré dans lesfigure s 7 aà7d et dans lesfigures 8aà8d, l’angle β est un angle de 0°. Lesfigures 8a,8b,8 g,8hillustrent des exemples de configurations dans lesquelles l’orifice d’aspiration 11 ou l’orifice de refoulement 12 est occulté dans un canal additionnel non communiquant avec la chambre de vidange. Il est à noter que les canaux additionnels non communiquant sont exclusivement dédiés à assurer l’étanchéité et l’obturation de l’orifices d’aspiration 11 ou l’orifice de refoulement 12 lors des étapes intermédiaires aussi appelées étapes de commutation minimale et maximale.
NUMEROS RÉFÉRENCÉS
1: partie fixe
11: orifice d’aspiration
12: orifice de refoulement
13: corps
14: support de came
15: cavité
151, 152: cavités cylindriques
16: support de ressort
18: épaulement
2: partie mobile
21: élément d’entrainement du piston
22: piston
23: ressort axial
24: conduit
241: rainure de refoulement
242: rainure d’aspiration
25: came
251: rampe inclinée
26: lèvres d’étanchéité
27: chambre de vidange
28: butée de came
281, 282: côtés de la butée de came
29: joint d’étanchéité
30: moyen de raccordement
A: axe du piston
D: dispositif
α: angle d'inclinaison de la rainure d’aspiration hélicoïdale par rapport à l'axe longitudinal du piston.
β: angle d'inclinaison de la rainure de refoulement par rapport à l’axe longitudinal du piston

Claims (12)

  1. Dispositif de distribution (D) de produit sous forme de liquide comportantune partie fixe (1) et une partie mobile (2),
    • la partie fixe (1) comprenant:
      • un orifice d’aspiration (11) et un orifice de refoulement (12),
      • un corps (13) comportant une cavité (15),
      • dans laquelle débouchent lesdits orifices (11, 12),
    ladite cavité (15) étant apte à recevoir partiellement la partie mobile (2), le volume formé entre la surface de la cavité (15) et la partie mobile (2) définissant une chambre de vidange (27),
    • la partie mobile (2) apte à se déplacer partiellement dans la cavité (15) de la partie fixe (1) comprenant:
      • un piston (22),
      • un élément d’entrainement du piston (21),
      • un ressort axial (23),
      • un conduit (24) s’étendant le long de la circonférence du piston (22), tel que ledit conduit (24) permet d’une part des positions permettant une communication fluidique entre la chambre de vidange (27) et un seul desdits orifices (11,12) et d’autre part des positions de commutation dans lesquelles toute communication fluidique entre la chambre de vidange (27) et chacun desdits orifices (11, 12) est interdite,
    le dispositif (D) comprenant une came (25) apte à transformer la rotation de l’élément d’entrainement du piston (21) en mouvement oscillo-rotatif du piston(22),
    caractérisé en ce que le ressort axial (23) est apte à absorber de l'énergie durant une phase d’aspiration du liquide et à la restituer durant une phase de refoulement du liquide, ledit ressort étant positionné autour du piston (22) qui se trouve sur la partie mobile (2) située dans la cavité (15) du corps (13).
  2. Dispositif selon la revendication1, dans lequel le ressort axial (23) est un ressort hélicoïdal.
  3. Dispositif selon l’une quelconque des revendications1ou2, dans lequel le conduit(24) est délimité par des lèvres d’étanchéité (26) afin d’assurer l’étanchéité fluidique entre le piston (22) et le corps (13) du dispositif.
  4. Dispositif selon l’une quelconque des revendications1à3, dans lequel le conduit(24) comprend une rainure de refoulement (241) reliant l’orifice de refoulement (12) à la chambre de vidange (27) lors de la phase de refoulement, et une rainure d’aspiration (242) reliant l’orifice d’aspiration (11) à la chambre de vidange (27) lors de la phase d’aspiration.
  5. Dispositif selon la revendication4, dans lequel la rainure d’aspiration (242) est en forme de filetage interne hélicoïdal formant un angle α de préférence identique à l’angle de la pente de la came (25).
  6. Dispositif selon l’une quelconque des revendications4ou5, dans lequel la rainure de refoulement (241) s’étend sur un axe colinéaire avec celui d’une butée de came(28) et forme avec l’axe longitudinal du piston (22) un angle β tel que 0°≤β≤70°.
  7. Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la hauteur de la butée de came (28) est ajustable afin de varier le volume de liquide éjecté de la chambre de vidange(27) par l’orifice de refoulement (12).
  8. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, dans lequel l’angle β est préférentiellement un angle de 0°.
  9. Dispositif selon l’une quelconque des revendications1à8, dans lequel l’orifice d’aspiration (11) et l’orifice de refoulement (12) sont angulairement distants d’un angle compris entre 170° et 190° sur un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal du piston (22).
  10. Méthode d’administration d’un fluide utilisant un dispositif (D) selon l’une quelconque des revendications1à9, comprenant les quatre étapes successives suivantes:
    1. Une étape d’aspiration, durant laquelle le dispositif (D) est actionné pour entrainer la rotation de ladite came (25), afin d’obtenir un mouvement oscillo-rotatif du piston, durant ledit mouvement oscillo-rotatif, l’orifice d’aspiration(11) est en communication avec le conduit (24) et l’orifice de refoulement (12) est occulté de manière à obtenir le remplissage d’une chambre de vidange (27) et la compression du ressort axial (23) entre la came(25) et un support de ressort (16),
    2. Une première étape intermédiaire, durant laquelle les deux orifices d’aspiration (11) et de refoulement (12) sont occultés et non communicants, et durant laquelle la chambre de vidange est dans son volume maximal,
    3. Une étape de refoulement, durant laquelle le ressort axial (23) se décomprime afin de provoquer la translation du piston (22), pour vider la chambre de vidange (27) à travers la première rainure de refoulement (241) en communication fluidique avec l’orifice de refoulement (12),
    4. Une seconde étape intermédiaire, durant laquelle les deux orifices d’aspiration(11) et de refoulement (12) sont occultés et non communicants, le piston (22) se trouve en fin de course dans la cavité (15) du corps de la partie fixe (1), et le ressort axial (23) est détendu.
  11. Appareil médical contenant le dispositif (D) selon l’une quelconque des revendications1à9ou utilisant une méthode d’administration d’un fluide selon la revendication 10.
  12. Cassette fluidique comprenant un circuit fluidique et un dispositif de distribution(D) selon l’une des revendications1à9.
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