PT2151731E - Regulador de fluxo com uma pressão de saída constante para o abastecimento controlado de gás medicinal - Google Patents

Description

Descrição

Regulador de fluxo com uma pressão de saída constante para o abastecimento controlado de gás medicinal.

Campo de aplicaçao A presente invenção refere-se a um regulador do nível de fluxo com um abastecimento variável e uma pressão de saída constante, em particular do tipo usado para o abastecimento de gás medicinal.

Estado da arte A regulação do nível de fluxo de um gás, ou um fluído genérico que circula nos circuitos de tubos, é necessária em várias aplicações relacionadas com vários campos técnicos.

Em particular, usados no campo da medicina, existem os reguladores do nível de fluxo para dosear o abastecimento de gás sob pressão, com vista a aplicações terapêuticas, tais como, por exemplo, terapia de oxigénio. Esses reguladores, também referidos como fluxómetros, devido ao facto de permitirem uma leitura instantânea do nível de fluxo do fluído administrado, podem ser aplicados na saída de um sistema de distribuição ou, em interposição de um 1/17 redutor de alta pressão apropriado, a um recipiente sob pressão com gás medicinal.

Por razões óbvias, uma exigência básica para os aparelhos do tipo descrito, é a precisão em termos do nível de fluxo do fluido abastecido.

Por outro lado, independentemente dos diferentes métodos de regulação do nível e da medida do fluxo adotados pelos diferentes fluxómetros presentes no mercado, todos os vários produtos são ajustados com referência a uma determinada pressão de abastecimento. Caso a pressão varie, o aparelho já não é capaz de garantir os fluxos de abastecimento precisos apropriados que o utilizador está à espera.

Independentemente do quanto os aparelhos de regulação estejam habitualmente associados a sistemas de distribuição de gás medicinal com pressões de saída rigidamente definidas, aquelas podem no entanto ter até variações significativas, por exemplo, devido ao número de utilizadores ligados em simultâneo ao sistema. Além disso, as regulações em diferentes países podem fornecer até valores de pressão consideravelmente diferentes.

Por isso, de modo a evitar imprecisões ou flutuações no nível de fluxo abastecido, alguns fluxómetros integram na sua estrutura um redutor de pressão com o objetivo de regular e estabilizar a pressão ao longo da corrente do 2/17 verdadeiro mecanismo de regulaçao do fluxo, garantindo um controlo preciso dos fluxos através daquele.

Aparelhos do tipo anterior serão aqui referidos como reguladores do nível de fluxo de saída constante.

Na sua realização mais comum esses redutores de pressão compreendem um pistão situado de frente para uma câmara de controlo da pressão, cooperando com uma mola de contraste e uma válvula reguladora.

No entanto, apesar de vantajoso de vários pontos de vista, e apesar de ir substancialmente ao encontro do objetivo para o qual ele foi construído, o aparelho assim formado tem desvantagens conhecidas, ainda por ultrapassar. A principal desvantagem do regulador do nível de fluxo consiste no seu grande tamanho global, dependendo esse tamanho da necessidade de acomodar tanto o mecanismo de seleção do nível de fluxo, como o redutor de pressão no corpo do aparelho. Acima de tudo, este último requer uma dimensão apropriada do corpo do aparelho, em particular no que se refere à sua expansão longitudinal, de modo a poder inserir-se o pistão e a mola de contraste associada àquele. 0 grande tamanho implica frequentemente problemas de logística; por exemplo, pode não haver o espaço necessário para instalar o aparelho num encaixe adjacente a uma trave da cabeceira da cama. 3/17

Também o aumento de peso devido à integração do pistão redutor é indesejável, na medida em que aumenta o peso no encaixe de abastecimento, ao qual o fluxómetro está associado, com possível dano daquele e a subsequente fuga de fluido.

Outra desvantagem dos aparelhos de pressão de saída constante tem a ver com a sua inerente complexidade de construção. De facto, esses aparelhos compreendem um grande número de componentes, frequentemente difíceis de obter através de moldagem, com consequências inevitáveis nos custos de produção. 0 Documento US 4 655 246 apresenta uma válvula reguladora do controlo do fluxo de gás para ser ligada a um cilindro de gás de alta pressão. Um regulador que atua com um pistão faz baixar a pressão alta para uma pressão baixa, enquanto um botão de controlo do fluxo permite a seleção de um nível de distribuição do fluxo desejável. 0 Documento US 3 995 656 também apresenta um regulador para o controlo de gases de alta pressão. 0 regulador compreende um primeiro estádio regulador do tipo de pistão e um lavador de controlo resiliente de uma só peça que serve como um segundo estádio regulador. 0 Documento US 5 875 815 apresenta uma válvula de verificação reguladora/de drenagem com pressão combinada que compreende um êmbolo recíproco interno. 4/17

Deste modo, o problema técnico no qual esta invenção se baseia é o de fornecer um regulador do nivel de fluxo, com caracteristicas estruturais e funcionais tais que ultrapassem as desvantagens referidas anteriormente, no que respeita ao estado da técnica, e em particular com um formato compacto e com baixos custos de produção.

Resumo da Invenção A desvantagem técnica referida anteriormente é ultrapassada através de um regulador de fluxo, de acordo com a reivindicação 1.

Outras caracteristicas e vantagens do regulador de fluxo, de acordo com a invenção ficarão claras a partir da descrição, fornecida a seguir, de algumas realizações apresentadas com fins indicativos e não limitativos, com referência às ilustrações em anexo.

Breve descrição das Ilustrações A Figura 1 representa uma vista em perspetiva de um regulador de fluxo, de acordo com a presente invenção; A Figura 2 representa uma vista de secção, feita de acordo com um eixo mediano, do regulador de fluxo da Figura 1; A Figura 3 representa uma vista em perspetiva, com partes destacadas, do regulador de fluxo da Figura 1; 5/17 A Figura 4 representa uma vista em perspetiva de um pormenor aumentado do regulador de fluxo na Figura 3.

Descrição em pormenor

Em referência às Figuras anexas, 100 indica geralmente o regulador de fluxo, principalmente preparado para o abastecimento controlado de gás medicinal. 0 regulador do nivel de fluxo 100 compreende um corpo principal 1, que serve como suporte e um recipiente, com aberturas de entrada 21 e de saída 26 para o fluído, ambas em comunicação com uma câmara interna 23 dentro do próprio corpo principal 1. 0 corpo principal 1 tem a forma de uma rotação sólida à volta de um eixo longitudinal x, colocada ao longo deste eixo longitudinal, sendo a abertura de entrada 21 definida antecipadamente. Além disso, está indicado um eixo transversal y normal, no que respeita ao eixo longitudinal x, que determina a orientação da abertura de saída 26, em relação ao corpo principal 1. O corpo principal 1 pode ser feito de um material de metal, por exemplo, alumínio anodizado ou bronze cromado, ou pode ser obtido através de um molde de injeção de material polímero, tal como um policarbonato.

Na realidade, como está visível na Figura 2, o corpo principal 1 é composto por uma primeira meia concha la e uma segunda meia concha lb, substancialmente em forma de taça, ligadas uma à outra através de extremidades em forma 6/17 de fichas 14 e integralmente unidas através de parafusos de encerramento 13. As duas meias conchas la, lb, tal como se pode ver nas Figuras e a partir da seguinte descrição, são particularmente adaptadas para realizarem a moldagem.

Os parafusos de encerramento 13, três no exemplo ilustrado, passam através de buracos, colocados de uma forma periférica, na primeira meia concha la, e são aparafusados em lugares especialmente roscados, colocados ao longo de uma circunferência periférica da segunda meia concha lb.

De modo a controlar o fluido que passa através do regulador do nivel de fluxo 100, o regulador do nivel de fluxo compreende um mecanismo regulador do fluxo que funciona através da corrente da câmara interna 23 e do mecanismo de redução da pressão.

Este último compreende um pistão 3 colocado de frente para a câmara 23 e um mecanismo elástico associado a esta para controlar a pressão do fluido nessa câmara. 0 pistão 3, colocado de forma vantajosa, de acordo com o eixo longitudinal x, compreende uma haste 31 e um prato 32 nele integrado. O parto 32 desliza de forma vedante dentro de uma parede cilíndrica interna 17 que define a forma de taça da primeira meia concha la. 0 prato 32 contribui para definir a câmara interna 23; em particular define uma extremidade 7/17 de uma dessas câmaras, claramente movível com a posição do pistão 3. A face do prato 32 de frente para a câmara interna 23 tem uma concavidade central 34, ladeada por um relevo periférico 35. 0 relevo fixa-se contra uma superfície contígua 15 à segunda meia concha lb do corpo principal 1, limitando o movimento do pistão 3. Em particular, a superfície contígua 15 é a superfície da extremidade de uma parte central 11 que se projeta em relação ao fundo da meia concha. 0 fundo de ambas as meias conchas deverá ser identificado com referência à forma de taça referida anteriormente.

Deverá referir-se que quando o relevo periférico 35 do prato 32 termina de forma contígua à superfície contígua 15, o volume da câmara interna 23 é reduzido ao volume da concavidade central 34. Essa configuração é representada na figura 2 em anexo. A face do prato 32 compreende ainda vários pinos 36 colocados em projeção no relevo 35, com o objetivo de deslizar dentro de um inter-espaço 16 definido entre a parte central 11 e a parede cilíndrica interna 17 da segunda meia concha lb. Esses pinos 36, três nas realizações ilustradas com fins exemplificativos, contribuem para conduzir o movimento do pistão 3 dentro do corpo principal 1. 8/17 A haste 31 do pistão 3 desliza de forma vedante dentro de uma bucha guia 10, fornecida para esse efeito, na primeira meia concha la, na direção da segunda meia concha lb. 0 eixo da bucha 10 coincide com o eixo longitudinal x; deste modo, a abertura de entrada 21 identificada anteriormente, fica no fundo. Deste modo, o volume interno da bucha 10 fica em comunicação com a abertura que abastece o aparelho 100 . A haste 31 tem um canal interno 22 que liga o volume interno da bucha guia 10 à câmara interna 23 que está na concavidade central 34 do prato 32. A haste 31 e o canal interno 22 têm um formato tal, de modo a reprimir o fluxo de fluido entre a abertura de entrada 21 e a câmara interna 23 na configuração de tampão da haste 31, dentro da bucha guia 10. A configuração de tampão é determinada por uma pressão excessiva do fluido dentro da câmara interna 23; na realidade, assim a pressão é tal, de modo a ultrapassar a oposição do mecanismo elástico associado ao pistão 3 e empurrando-o para o fundo da primeiro meia concha la. Reprimindo o fluxo nestas condições, leva ao restabelecimento do equilíbrio da pressão interna funcional, tal como descrito na introdução, ao estabilizar o nível de fluxo abastecido.

De modo a reprimir o fluxo, a haste 31 do pistão 3 compreende, na sua extremidade livre, uma ficha 33 que coopera com uma base 12 colocada no fundo da bucha guia 10, na abertura da entrada 21. O movimento da haste 31 ao aproximar-se do fundo da primeira meia concha la, determina 9/17 assim a interferência desejada com o fluxo do fluido que entra no volume interno da bucha guia 10.

Em particular, tal como é visível na Figura 2, a base 12 tem uma forma frustro-cónica que se projeta em relação ao fundo da meia concha; a abertura de entrada 21 abre-se no centro da projeção frustro-cónica. O canal 22 dentro da haste 31 compreende uma parte principal 22a e uma parte secundária 22b, que comunica com a parte principal. A parte principal 22a desenvolve-se de uma forma linear ao longo da haste 31, seguindo o eixo longitudinal x e abre-se através de um encaixe em forma de túnel, na concavidade central 34 do prato 32. Por outro lado, a parte secundária 22b desenvolve-se de uma forma transversal, passando completamente através (de uma ponta à outra) de uma parte da extremidade da haste 31 ao longo do seu diâmetro, abrindo-se assim em dois pontos da superfície lateral cilíndrica da própria haste 31. De modo a permitir a comunicação de fluido entre o canal interno 22 e a abertura de entrada 21, a parte da extremidade da haste 31 tem uma secção mais pequena, em relação à secção interna da bucha guia 10.

Deverá salientar-se que são fornecidas juntas 37, juntamente com a haste 31 e o prato 32 do pistão 3, para garantir o deslizamento vedante dos elementos dentro da bucha guia 10 e da parede cilíndrica interna 17. 10/17 0 mecanismo elástico definido anteriormente compreende uma mola helicoidal 30, colocada vantajosamente de forma coaxial por fora da bucha guia 10. A mola helicoidal 30 fica assim acomodada dentro de um compartimento definido pelas superfícies interiores da primeira meia concha la e pelo prato 32 do pistão 3. O compartimento é colocado em comunicação com a pressão atmosférica através de um buraco de circulação 18 da primeira meia concha la.

De acordo com os pontos delineados acima, torna-se clara a forma como o pistão 3 é montado, deslizando entre as duas meias conchas la, lb, formando o corpo principal, sendo o seu movimento limitado numa direção pelo contacto com a superfície da primeira meia concha (relevo periférico 35 contíguo à superfície de contacto 15), na outra direção pelo contacto com uma superfície da segunda meia concha lb (ficha 33 acomodada na base 12). O mecanismo para regular o nível de fluxo do dispositivo 100 compreende um elemento selecionador com vários orifícios calibrados, definidos nas Figuras 2 e 4 em anexo, com referência ao número 24, seguido por uma letra (a - g, por ordem alfabética). O elemento de seleção é neste caso constituído por um disco 4 que gira à volta do seu próprio eixo, coincidindo com o eixo longitudinal x do dispositivo 100.

Os orifícios calibrados 24a-g, sete na realização representada, estão colocados ao longo de uma circunferência desse disco rotativo 4, de modo a ficarem intercalados seletivamente entre a câmara interna 23 e a abertura de saída 26. Por outras palavras, uma rotação do 11/17 disco rotativo 4 permite definir qual dos sete orifícios deverá ficar intercalado entre a câmara 23 e a abertura 26. Por exemplo, intercalado na configuração da Figura 2, fica o orifício marcado como 24a. 0 tamanho dos orifícios calibrados 24a-g é calibrado, relativamente à pressão controlada da câmara interna 23, de maneira a garantir que o nível de fluxo conhecido corra através da abertura de saída.

De preferência, os orifícios 24a-g estão colocados a espaços iguais, ao longo da circunferência do disco rotativo 4, de acordo com uma sequência predeterminada dos níveis de fluxo de abastecimento definidos. Como vantagem, fornece-se entre um orifício com um maior nível de fluxo e o orifício com um menor nível de fluxo, uma parte inteira 28 do disco rotativo 4, sem o buraco, que pode ficar intercalado entre a câmara interna 23 e a abertura de saída 26, para interromper o fluxo do fluido.

Na realização representada, os sete orifícios calibrados 24a-g definem níveis de fluxo a ritmos predefinidos.

Tal como se pode observar na Figura 3, o disco rotativo 4, de preferência um elemento de folha de metal, é suportado por um tambor 46 integral, com buracos de passagem 47 alinhados com os orifícios calibrados 24a-g. 0 tambor rotativo 46 tem um diâmetro equivalente ao disco rotativo 4 mas tem uma maior espessura; fica coaxialmente associado ao disco e serve como apoio. 12/17 0 tambor é acomodado dentro de uma cavidade cilíndrica da parte central 11 da segunda meia concha lb, de tal maneira que os buracos de passagem 47 ficam diretamente de frente para a câmara interna 23, e ligam-se a esta em comunicação com os respetivos orifícios calibrados 24a-g. 0 disco rotativo 4 fica intercalado entre a parte central 11 e o disco rotativo 46.

Uma face do tambor rotativo 46, substancialmente coplanar com a superfície de contacto 15 da parte central 11, delimitando assim o disco rotativo 46.

De modo a permitir que um operador possa operar um bloco de disco/ tambor rotativo 46; 4, esse bloco está associado de forma sólida a um botão regulador 40 através de uma haste central 41 deste último, à qual está associado, através de um mecanismo de um parafuso de fixação 19. A haste central 41 passa através da parte intermédia 11 do corpo principal 1, que está assim parcialmente intercalado entre o disco rotativo 4 e o botão 40.

Fornecido no interior da parte intermédia 11 fica um encaixe em forma de L 25 que liga um dos orifícios calibrados 24a - g, neste caso aquele que está colocado na posição do orifício 24a da Figura 2, sobre a abertura de saída 26 . O encaixe em forma de L 25 é necessário para ligar o orifício, que se estende de acordo com um eixo paralelo ao eixo longitudinal x, e ao eixo transversal y da abertura de 13/17 saída 26. Deverá salientar-se que o encaixe em forma de L 25 é o único pormenor das meias conchas la, lb que necessita de se utilizar um núcleo nos casos em que estes elementos são feitos através de molde por injeção. 0 botão regulador 40 é predefinido para se trancar numa variedade de configurações de funcionamento: em cada uma dessas configurações de funcionamento, fica intercalado um orifício calibrado diferente 24a-g, ou em alternativa, a parte inteira 28 referida anteriormente do disco rotativo 4, entre a câmara interna 23 e o encaixe em L 25. 0 botão de regulação 40 tem uma forma oposta de maneira a associar-se de forma rotativa ao eternal da segunda meia concha lb, no fundo desta última. Neste caso, o botão tem uma parte cilíndrica central 42, da qual parte a haste central 41, que é inserido dentro de recesso cilíndrico da segunda meia concha lb; esse recesso cilíndrico está colocado na parte intermédia 11 da meia concha.

Colocado entre a parte cilíndrica central 42 e o fundo do recesso cilíndrico onde fica acomodado, fica pelo menos uma esfera 43 (duas na realização representada), que coopera com uma mola de tranca 44 e com entalhes colocados no fundo do recesso para trancar o botão de regulação 40 nas várias configurações de funcionamento.

Além disso, o botão de regulação 40 tem uma janela 45, fornecida para permitir a leitura de um índice numérico 48, integral com a segunda meia concha lb do corpo principal 1. 14/17

Esse índice 48 identifica o nível de fluxo do líquido abastecido na posição de funcionamento adotada pelo botão 40 .

Nas aberturas de entrada 21 e saída 26 do fluido, os encaixes da entrada 20 e da saída 27 podem ser aplicados respectivamente para se associarem ao regulador do nível de fluxo 100 de fontes de gás medicinal e dispositivos do utilizador de diversos tipos.

Uma vantagem clara do regulador de nível de fluxo 100 descrito anteriormente consta na considerável redução da dimensão longitudinal geral em relação aos dispositivos anteriores nesta área, principalmente devido à organização particular do pistão 3 e do mecanismo elástico associado a este dentro do dispositivo.

Uma outra vantagem do regulador do nível de fluxo descrita consiste no facto de ser extremamente simples de construir, tanto devido ao menor número de elementos como à morfologia inerente dos mesmos.

Uma outra e determinante vantagem consiste na estabilidade e na precisão absolutas dos fluxos abastecidos, com desempenhos comparáveis com outros de dispositivos mais caros e maiores.

Obviamente, o regulador de nível de fluxo descrito anteriormente pode ser sujeito, por alguém perito nesta 15/17 área, a várias modificações e variantes, estando todas elas como dentro do âmbito de protecçao da invenção, tal descrito nas seguintes reivindicações.

Lisboa, 23 de Janeiro de 2012 16/17

Claims (13)

1. Reivindicações 1. Regulador de nivel de fluxo (100) compreendendo: um corpo principal (1) com uma abertura de entrada (21) e uma abertura de saída (26) para um líquido, ambas em comunicação através de uma câmara interna (23) com o corpo principal (1); mecanismo de regulação do nível de fluxo para seleccionar um nível de fluxo do fluido abastecido a partir da abertura de saída (26), funcionando na corrente do fluido da câmara interna (23); mecanismo de redução da pressão que funciona no fluido e que compreende um pistão (3) que se encontra de frente para a câmara interna (23) e um mecanismo elástico (30) associado a esta e colocado para ir contra a pressão do fluido na referida câmara interna (23); o referido pistão (3) compreendendo uma haste (31) que desliza de forma vedante dentro de uma bucha guia (10) cujo volume interno comunica com a abertura de entrada (21) e um prato (32) que delimita uma extremidade da câmara interna (23); a referida haste (31) tendo um canal interno (22) que liga o volume interno da bucha guia (10) com a câmara interna (23); a referida haste (31) e o referido canal (22) tendo uma forma tal, de modo a reprimir o fluxo de fluido entre a abertura de entrada (21) e a câmara interna (23) numa configuração de tampão da haste (31) dentro de uma bucha guia (10); caracterizado pelo facto de o referido prato (32) ser integral à haste (31) e pelo facto de o referido corpo principal (1) ser constituído por uma primeira meia concha (la) e uma segunda meia concha, (lb) juntas através de parafusos de fecho (13) e extremidades com forma oposta (14), sendo a bucha guia fornecida na primeira meia concha (la), estando o pistão (3) colocado de forma deslizante dentro do corpo principal (1), sendo o seu movimento limitado numa direção através do 1/5 contacto com uma superfície da primeira meia concha (la), na outra direção através do contacto com a superfície da segunda meia concha (lb).
2. 2. Regulador do nível de fluxo (100) de acordo com a reivindicação 1, em que o mecanismo regulador do fluxo compreende um elemento de seleção com vários orifícios calibrados (24a - g) possíveis de se intercalar de forma seletiva entre a câmara interna (23) e a abertura de saída (26) .
3. 3. Regulador do nível de fluxo (100) de acordo com a reivindicação 2, em que o elemento de seleção é um disco rotativo (4), estando os orifícios calibrados (24a - g) colocados ao longo de uma circunferência do referido disco rotativo (4).
4. 4. Regulador do nível de fluxo (100), de acordo com a reivindicação 3, em que o disco rotativo (4) é um elemento de folha seguro por um tambor rotativo (46) integral, com buracos de passagem (47) alinhados com os orifícios calibrados (24a-g).
5. 5. Regulador do nível de fluxo (100), de acordo com a reivindicação 4, em que os buracos de passagem (47) do tambor rotativo (46) estão diretamente de frente para a câmara interna (23) delimitando uma extremidade da referida câmara interna (23) no lado contrário ao prato (32) do pistão (3). 2/5
6. 6. Regulador do nível de fluxo (100), de acordo com as reivindicações 3-5 em que o bloco do tambor/ disco rotativo (46; 4) está integralmente associado a um botão de regulação (40) através de uma haste central (41); uma parte intermédia (11) do corpo principal (1), que passa através da referida haste central (41) fica intercalada entre o disco rotativo (4) e o botão de regulação (40); tendo a referida parte intermédia (11) um encaixe em L (25),ligando a este um orifício calibrado (24a-g) à abertura de saída (26) .
7. 7. Regulador do nível de fluxo (100), de acordo com a reivindicação 6, em que o referido botão regulador (40) fica colocado de modo a trancar várias configurações de funcionamento, ficando em cada uma das configurações de funcionamento intercalado um orifício calibrado diferente (24a-g), ou uma parte completa (28) do disco rotativo (4), entre a câmara interna (23) e o encaixe em L (25).
8. 8. Regulador do nível de fluxo (100), de acordo com a reivindicação 7, em que pelo menos uma esfera (43) , que coopera com uma mola de tranca (44) e entalhes do corpo principal (1) , fica intercalada entre o botão regulador (40) e o corpo principal (1), para permitir o bloqueio rápido do botão regulador (40) nas suas configurações de funcionamento.
9. 9. Regulador do nível de fluxo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a haste (31) do pistão (3) compreende na sua extremidade livre uma ficha (33) que coopera com uma base (12) colocada no funcho 3/5 da bucha guia (10) para reprimir o fluxo do fluido que entra no volume interno da bucha guia (10).
10. 10. Regulador do nivel de fluxo (100), de acordo com a reivindicação 9, em que o canal (22) dentro da haste (31) compreende uma parte principal (22a), longitudinal em relação à haste (31) que abre na superfície da haste (22b), transversalmente em relação à haste (31) que abre na abertura lateral cilíndrica da referida haste (31).
11. 11. Regulador do nível de fluxo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o mecanismo elástico compreende uma mo la helicoidal (30) colocada de forma coaxial externamente em relação à bucha guia (10).
12. 12. Regulador do nível de fluxo (100), de acordo com a reivindicação 1, em que as referidas primeira e segunda meia conchas (la; lb) são construídas através de molde por injeção de um material polímero.
13. 13. Regulador do nível de fluxo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que a face do prato (32) que está de frente para a câmara interna (23) te uma concavidade central (34) ladeada por um relevo periférico (35) com o objetivo de limitar o movimento do pistão (3) montado contra uma superfície contígua (15) do corpo principal (1) . 4/5 Lisboa, 23 de Janeiro de 2012 5/5