WO2011131790A1 - Dispositif de dispense d'un fluid et procede de vidange d'un reservoir collabable - Google Patents

Dispositif de dispense d'un fluid et procede de vidange d'un reservoir collabable Download PDF

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fluid
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reservoir
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Olivier Fuchs
Raymond Campagnolo
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Definitions

  • the present invention relates to the general field of the emptying of a collapsible reservoir (collapsible reservoir, in English), comprising walls, including at least one flexible wall, delimiting an interior volume of reservoir. It also relates to a device for dispensing a fluid of interest contained in such a tank.
  • a collabable reservoir is a flexible and sealed reservoir, comprising walls, including at least one flexible wall, defining an interior reservoir volume.
  • the flexible wall is able to deform freely under stress, so that the internal volume remains substantially equal to the volume of the fluid that it contains.
  • the internal volume of the reservoir can be fluidly connected to a pump through a fluid outlet conduit.
  • the actuation of the pump causes the emptying of the tank, causing the decrease of its internal volume, by deformation of the flexible wall, as the volume of the fluid still present in the tank decreases.
  • the pressure of the fluid in the reservoir remains substantially equal to the external pressure, that is to say to the pressure of the medium in which the reservoir is placed, insofar as the internal volume of the reservoir adapts substantially continuously to the volume of fluid remaining. Also, before emptying the tank or during emptying, the pressure difference across the flexible wall is relatively small, typically less than a few tens of millibars.
  • Collabable tanks thus have the advantage of imposing only a low pressure resistance at the inlet of the pump, independently of the pressure drop relative to the outlet duct. The energy required for the pump to empty the tank is then minimized.
  • Detection means are generally provided which inform the user of the need to stop the pump and / or to change the reservoir.
  • EP-0 965 423 describes an example of a device for dispensing a fluid of interest from a collapable reservoir, comprising means for detecting the substantially empty nature of said reservoir.
  • the dispensing device comprises a collabable reservoir whose interior volume is fluidly connected to a peristaltic pump by an outlet duct. The pump is then fluidly connected to a fluid dispensing conduit.
  • the means for detecting the substantially empty nature of the reservoir comprise a capacitive fluid level sensor disposed near a vertical rigid wall delimiting the internal volume of the reservoir.
  • Actuation of the peristaltic pump causes fluid flow from the reservoir into the outlet conduit and into the dispensing conduit.
  • the fluid level in the tank decreases continuously.
  • the sensor detects that the fluid level reaches a threshold level, an audible or light signal is emitted which informs the user that the reservoir becomes substantially empty.
  • the pump can be stopped, or the tank replaced.
  • the capacitive sensor requires that the fluid of interest to be dispensed is electrically conductor, so as to allow the creation of a capacitance to be measured between the conductive fluid and the capacitive sensor.
  • This type of detection means can not be used regardless of the electrical properties of the fluid of interest.
  • the walls of the reservoir must be made of a material that is compatible with the capacitive measurement of the fluid level, so as not to disturb the measurements made.
  • this sensor is necessarily arranged vertically, near an equally vertical wall of the tank, in order to detect the level, or height, of the fluid contained in the tank. It can therefore not be arranged horizontally, nor can it be used with a collabable tank whose interior volume would be delimited only by one or more flexible walls (s).
  • the object of the invention is to present a method of emptying a collapsible reservoir, at least partially overcoming the aforementioned drawbacks relating to the example of the prior art.
  • the object of the invention is a method of emptying a collapsible reservoir, said reservoir comprising walls, of which at least one flexible wall, defining an interior volume of the reservoir, said internal volume of the reservoir being filled with a fluid of interest and fluidly connected to a pump via an outlet duct.
  • the method comprises the steps according to which: a flow of the fluid of interest from the reservoir in the outlet duct is generated by actuation of the pump, causing a decrease in the internal volume of the tank by deformation of the at least one flexible wall. ;
  • a value of a parameter which is a function of the pressure of said fluid of interest or of its derivative, is obtained from the pressure thus measured, and said value thus obtained is compared with a reference value, the reference value having been previously calculated from said plurality of successive measurements of the pressure;
  • collabable reservoir is meant a flexible and sealed reservoir, having walls, including at least one flexible wall, defining an internal reservoir volume, so that the reservoir internal volume remains substantially equal to the volume of the fluid that it contains.
  • the terms "flexible” and “flexible” are considered synonymous here. They reflect the fact that the reservoir and the wall (s) considered (s) are likely to deform freely under stress. Preferably, the deformation is in the elastic regime, so that the reservoir and the wall or walls (s) can present their original shape again.
  • the actuation of the pump causes the emptying of the reservoir and thus 1 / flow of the fluid of interest in the outlet duct.
  • the flexible wall or walls of the tank then deforms so that the internal volume of the tank is substantially continuously adapted to the volume of fluid of interest still present in the tank.
  • the pressure of the fluid of interest in the outlet conduit decreases abruptly.
  • the value of a parameter which is a function of the pressure of the fluid or its derivative, obtained from the measured pressure, reaches a reference value, it can be deduced that the reservoir is substantially empty and the pump can then be stopped.
  • the parameter may be an increasing function of fluid pressure or its derivative.
  • the value of the parameter can reach the reference value when it is less than or equal to it.
  • the parameter can be a decreasing function of the fluid pressure or its derivative.
  • the value of the parameter can reach the reference value when it is greater than or equal to this value.
  • derivative of the pressure is meant the time derivative of the pressure of the fluid of interest in the outlet duct.
  • the substantially empty nature of the reservoir reflects the fact that the fluid volume of interest possibly contained in the reservoir is negligible vis-à-vis the volume of fluid initially present. It should be noted that in the case of a tank only provided with rigid walls, the internal volume of the tank can not adapt to the volume of the fluid. Also, the pressure of the fluid of interest in the outlet duct decreases continuously as the reservoir is drained, and does not show a sharp decrease when the reservoir becomes substantially empty.
  • the pressure measured in the outlet duct may be the absolute pressure of the fluid of interest or the relative pressure of the fluid of interest relative to a substantially constant external pressure of a fluid surrounding the reservoir.
  • Relative pressure means the absolute pressure of the fluid minus the external pressure.
  • the external pressure may be the atmospheric pressure at the dispensing device.
  • Said parameter is preferably chosen from the pressure of the fluid of interest in the outlet duct and the time derivative of said pressure.
  • said parameter is the pressure of the fluid of interest in the outlet duct.
  • said parameter is an average pressure of the fluid of interest in the outlet duct obtained from at least a part of the plurality of successive measurements of the pressure.
  • said parameter is a time derivative of an average pressure of the fluid of interest in the outlet duct, said average pressure being obtained from at least a part of the plurality of successive measurements of the pressure.
  • the previously calculated reference value is advantageously equal to an average pressure of the fluid of interest in the outlet duct to which is subtracted the associated standard deviation weighted by a strictly positive predetermined x coefficient, the mean pressure and the difference between type being calculated from at least a portion of said plurality of successive measurements of the pressure.
  • the previously calculated reference value may also be equal to an average pressure of the fluid of interest in the outlet duct to which is subtracted a constant initial value of the pressure of the fluid in the weighted outlet duct by a predetermined positive positive coefficient y and less than 1, the average pressure being calculated from at least a portion of said plurality of successive measurements of the pressure.
  • the invention also relates to a device for dispensing a fluid of interest comprising a collapsible reservoir comprising walls, at least one flexible wall of which defines an internal volume of the reservoir, said internal volume of the reservoir being filled with the fluid of interest, a pump fluidly connected to the interior of the tank through an outlet conduit, and pump control means connected to said pump to control the operation thereof.
  • a device for dispensing a fluid of interest comprising a collapsible reservoir comprising walls, at least one flexible wall of which defines an internal volume of the reservoir, said internal volume of the reservoir being filled with the fluid of interest, a pump fluidly connected to the interior of the tank through an outlet conduit, and pump control means connected to said pump to control the operation thereof.
  • the dispensing device comprises pressure measuring means able to measure the pressure of the fluid of interest in the outlet duct; calculating means capable of obtaining a value of a parameter, which is a function of the pressure of said fluid of interest or its derivative, from the measured pressure, said calculation means being furthermore suitable for calculating a reference value at from a plurality of successive measurements of said pressure; and control means adapted to compare said value of the parameter thus obtained with said reference value, and to send an end of drain signal when said value of the parameter has reached the reference value.
  • the measuring means may comprise a pressure sensor connected to the outlet duct for measuring the pressure of the fluid in said duct.
  • the calculating means may be connected to said pressure sensor for receiving a pressure value from the pressure sensor. They can obtain a value of the parameter from the pressure thus measured.
  • the control means may be electrically connected to the calculation means for receiving from said means a value of said parameter and said reference value, and are able to compare said value of said parameter with said reference value.
  • the control means may be electrically connected to said control means of the pump, for transmitting said end of drain signal to said control means.
  • Figure 1 is a schematic view of a dispensing device of a fluid of interest according to a first embodiment of the invention, when the tank is being drained;
  • FIG 2 is a schematic view of the dispensing device shown in Figure 1, the collapsible reservoir being substantially empty;
  • FIG. 3 illustrates an example of time evolution of the pressure of the fluid of interest in the outlet duct, and the comparison thereof with a constant reference value
  • Figure 4 is a schematic view of a dispensing device according to a variant of the first embodiment, wherein the internal volume of the collapsible reservoir is entirely delimited by a flexible wall;
  • FIG. 5 illustrates, with reference to the second and third embodiments of the invention, a temporal evolution of the pressure of the fluid of interest in the output duct, as well as the time evolution of a reference value;
  • FIG. 6 is a schematic view of a device for dispensing a fluid of interest according to a fourth embodiment of the invention, in which the means for measuring and analyzing the pressure comprise a pressure sensor at threshold;
  • FIGS. 7A and 7B are a schematic view of a part of a device for dispensing a fluid of interest according to another embodiment of the invention, in which the reservoir is placed in a hermetically sealed enclosure. ;
  • FIG. 8 illustrates, with reference to the embodiment of FIGS. 7A and 7B, a time evolution of the pressure of the fluid of interest in the outlet duct, as well as the time evolution of the external pressure.
  • Figure 1 is shown schematically a device for dispensing a fluid of interest according to a first embodiment, comprising a collabable reservoir 1.
  • the tank 1 comprises walls, including at least one flexible wall 2, defining an interior volume of the tank, filled with the fluid to be dispensed.
  • the internal volume of the tank is fluidly connected to a pump 10 via an outlet pipe 3.
  • the outlet duct 3 may be a tube or a tube. channel, allowing the flow of the fluid of interest within it.
  • the pump 10 can then be connected fluidly to a conduit for dispensing the fluid of interest.
  • Control means 30 of the pump are electrically connected thereto, and make it possible to control its operation.
  • the dispensing device further comprises means 21 for measuring the pressure of the fluid in the outlet duct 3, calculation means 22 and control means 23.
  • Said measuring means 21 are adapted to measure the pressure of the fluid of interest in the outlet duct 3.
  • the calculation means 22 are adapted to obtain the value of a parameter, which is a function of the pressure of the fluid in the outlet duct or of its derivative, from the measured pressure.
  • control means 23 are adapted to compare said value thus obtained with a reference value, and to send an end of drain signal when said value of the parameter reaches the reference value.
  • the measuring means 21 comprise a pressure sensor 21, making it possible to measure the pressure of the fluid of interest in the outlet duct 3, between the tank 1 and the pump 10.
  • the pressure measured may be the absolute pressure of the fluid, or the relative pressure of the fluid relative to a substantially constant external pressure of the surrounding atmosphere.
  • the calculation means 22 are electrically connected to the pressure sensor 21 to receive therefrom, during the emptying of the tank, a plurality of successive values for measuring the pressure.
  • the calculation means 22 From the measured pressure, the calculation means 22 obtain a value of a parameter, which is a function of the pressure of the fluid in the outlet duct or its derivative.
  • said parameter is the pressure of the fluid of interest in the outlet duct 3. Also, the value of the parameter coincides with the value of the measured pressure.
  • the calculation means 22 also include means for storing a reference value.
  • the reference value here is a constant pressure value. This value may be predetermined arbitrarily or established by experimental tests.
  • the control means 23 are electrically connected to the calculation means 22 and receive therefrom the value of said parameter and the reference value. They ensure the comparison between said two received values.
  • the calculation means 22 and the control means 23 may comprise, in a conventional manner, a microprocessor, at least one random access memory and at least one read-only memory or memory card.
  • the reference value can be determined and entered into a memory of the calculation means 22 in advance. It can also be calculated automatically by the calculation means 22, based on at least one pressure measurement of the fluid of interest in the conduit. output 3 before the emptying of the tank 1 is initiated.
  • the initial pressure of the fluid before emptying is substantially equal to the atmospheric external pressure of the fluid surrounding the reservoir 1.
  • the reference value may be less than or equal to 3Pi / 4, Pi / 2 or even Pi / 10, where Pi is the initial absolute pressure of the fluid of interest in the outlet pipe 3, this pressure value being substantially equal to the atmospheric external pressure P e .
  • the reference value may be less than or equal to 3P e / 4-P e , P e / 2-P e , or even P e / 10-P e .
  • control means 23 may emit an end of drain signal. This signal indicates that the tank collabable is substantially empty and the emptying must be stopped.
  • control means 23 are electrically connected to the control means 30 of the pump 10.
  • the end of emptying signal can then be an electrical signal transmitted to the control means 30 so that they ensure the stopping of the Draining the Tank 1.
  • the reservoir 1 is initially filled with a fluid of interest to be dispensed.
  • the internal volume of the reservoir 1 is substantially equal to the volume of the fluid present.
  • the emptying of the tank 1 is initiated by actuation of the pump 10, which results in a flow of the fluid of interest from the interior volume of the tank through the outlet duct 3.
  • the internal volume of the reservoir also decreases by deformation of the flexible wall 2, to ensure a substantial equality between the two volumes.
  • the pressure sensor 21 carries out successive measurements of the pressure of the fluid of interest, between the tank 1 and the pump 10, in the outlet duct 3. Each value of the measured pressure is transmitted to the calculation means 22, which transmit to the control means 23 the value of the measured pressure and the reference value. These compare these two received values.
  • FIG. 3 illustrates the temporal evolution, during emptying of the tank 1, of the relative pressure of the fluid of interest in the outlet pipe 3 with respect to an external pressure of the atmosphere surrounding the tank 1.
  • the curve of FIG. 3 shows that the pressure of the fluid in the duct 3 is substantially constant, and a few millibar lower than said external pressure. It is indeed a property of collabable tanks to have a substantially constant fluid pressure during emptying, due to the substantially continuous adaptation of the internal volume of the reservoir to the volume of the fluid still present therein, by deformation of the flexible wall 2.
  • the pressure of the fluid in the tank is substantially identical to the pressure of the fluid in the outlet duct 3, with a coefficient substantially equal to the pressure drop associated with said duct 3.
  • the tank 1 becomes substantially empty, insofar as the volume of the fluid possibly present in the tank is substantially negligible with respect to the initial volume of fluid.
  • the value of the pressure of the fluid of interest in the outlet duct 3 then shows a sharp decrease, for t> 230 min.
  • the control means 23 send an electrical end-of-drain signal to the control means 30 which stop the pump 10. Draining tank 1 is stopped before the pump 1 or another element of the fluidic circuit (conduit, fluidic connector element) undergoes any degradation. Thus, the moment when the tank becomes substantially empty is detected and the drain stopped. The pump is thus protected from any heating which can be detrimental.
  • the measuring means 21 ensure the measurement of the pressure in the outlet duct 3, and not in the tank 1.
  • any type of collabable tank can be used, that the walls defining the internal volume of the tank are partly or entirely flexible.
  • FIG. 4 illustrates an example of a collapsible reservoir emptied whose interior volume is entirely delimited by a flexible wall 2.
  • Any type of material, compatible with the fluid of interest, can be used for said walls of the tank without this disturbing the measurement of the pressure in the outlet duct 3, performed by the pressure measuring means 21.
  • tank 1 and the outlet duct 3 can each be arranged in any vertical, horizontal or inclined orientation, without the measurement of the pressure in the outlet duct 3 being affected.
  • the flexible wall 2 of the tank 1 can be made in different ways, for example from a stack of layers of different materials, assembled to each other.
  • the layers may comprise at least one layer, preferably two layers, of a thermoplastic material with adequate mechanical properties.
  • thermoplastic material Between two layers of thermoplastic material may be disposed a layer of a material ensuring in particular the sealing vis-à-vis the fluid of interest.
  • This material may be inorganic, such as A 10 x , Al x O y N z , SiO x , SiO x N y , SiN, : .
  • thermoplastic material such as polyvinyl chloride (PVC), cycloolefin copolymer (COC), polypropylene (PP) or polychlorotrifluoroethylene (PCTFE).
  • PVC polyvinyl chloride
  • COC cycloolefin copolymer
  • PP polypropylene
  • PCTFE polychlorotrifluoroethylene
  • the tank 1 can have any type of capacity.
  • the reservoir can have a capacity of the order of a few tenths of a milliliter to a few hundred milliliters.
  • the reservoir has a capacity of the order of a few milliliters.
  • the outlet duct 3 may have an inside diameter making it possible to limit the associated pressure drop.
  • the diameter may be of the order of a few hundred microns to a few millimeters.
  • the pump 10 advantageously induces a laminar flow in the outlet duct 3, thus making it possible to obtain a controlled dispensing of the fluid of interest, and to allow precise pressure measurements to be made in the outlet duct 3.
  • the flow generated by the pump 10 in the outlet duct 3 can be of the order of a few microliters per minute at. a few milliliters per second.
  • the pressure sensor may be piezoelectric or piezoresistive, with a strain gauge, with a differential transformer, with a capacitive effect in the case of a fluid of electrically conductive interest, or with a surface acoustic wave.
  • the end-of-discharge signal may, alternatively or in addition to the electrical signal sent by the control means 23, be a light or sound signal intended for a user, so that it stops the emptying of said tank.
  • the user can then stop the emptying of the tank by stopping the pump.
  • the user can also stop the emptying of the tank in question. actuating the multi-way valve, so as to fluidly connect a second collapsible reservoir with said pump. Thus, the emptying of the first tank is stopped without the pump being stopped.
  • control means 23 can send an electrical signal to control of the multi-channel valve, so that it puts in fluidic connection a second collabable reservoir with said outlet conduit 3 when the end of emptying the first tank is detected. The manual intervention of a user is then avoided.
  • the reference value may vary as a function of time.
  • the reference value is preferably defined so that one between two sufficiently distant times, its evolution over time is lower than that of said function parameter of the pressure of the fluid or its derivative.
  • Sufficiently distant means 10 to 100 times the sampling period of the pressure measurements, this period being defined as the time between two successive pressure measurements.
  • the calculation means 22 calculate a mean pressure ⁇ P> from at least a portion of the pressure values measured by the sensor 21, as well as the associated difference -type ⁇ .
  • the average pressure ⁇ P> can be calculated from all the measured pressure values, or from a given number of the most recent measured pressure values. In the latter case, the average pressure is a sliding average of the measured pressure values.
  • Figure 5 shows the time evolution of the fluid pressure in the outlet duct 3 as well as that of the reference value.
  • the control means 23 send an end of idange signal intended to stop the emptying of the tank 1.
  • This variant has the advantage of being fully automatable, insofar as it does not depend on external pressure measurements or on adjustment coefficients. In addition, it is not necessary to perform a prior calibration step of the dispensing device, which may be useful or necessary when determining an optimum constant reference value.
  • the reference value can be calculated by the calculation means 22 from an average pressure obtained as above, and from a constant pressure value.
  • This constant pressure value may be the initial pressure of the fluid of interest in the outlet duct 3, obtained before the start of the emptying. It may also be the external pressure P e of the surrounding fluid.
  • the reference value can be defined such that V ref - ⁇ P> - y * P e .
  • P ⁇ is the initial absolute pressure of the fluid of interest, ie before the initialization of the emptying, in the outlet duct 3.
  • said parameter which is a function of the measured pressure or of its derivative, is an average pressure calculated from at least a part of the measured pressure values.
  • the average pressure can be calculated from the set of measured pressure values, or be a running average obtained at from the most recent measured pressure values.
  • the reference value may be constant, previously stored in the memory of the calculation means 22.
  • control means 23 send an end of drain signal.
  • the dispensing device comprises elements identical or similar to those described with reference to the first embodiment or its variants, and has a similar operation.
  • said parameter function of the measured pressure or of its derivative is the time derivative r t ⁇ P> of a mean pressure ⁇ P> calculated from at least a part of the values measured pressure.
  • the average pressure can be calculated from the set of measured pressure values, or be a sliding average obtained from the most recent measurements of the pressure.
  • the mean sliding average pressure can be obtained by recursive low-pass filtering.
  • the reference value can be constant, and previously stored in the memory of the calculation means 22.
  • control means 23 send an end of emptying signal.
  • the dispensing device comprises elements identical or similar to those described with reference to the second embodiment, and has a similar operation.
  • control means 23 can compare the value of the time derivative 9 t ⁇ P> with the reference value when a safety time has passed. In the examples of Figures 3 and 5, this safety time can be set to 10 min.
  • a calibration step may therefore be necessary when the operating parameters of the dispensing device according to this embodiment are changed, for example when the flow rate of the fluid of interest in the outlet duct is changed, the physical parameters (density, viscosity) of the fluid, the internal diameter of the duct 3, or even the technical characteristics (capacity, diameter of the outlet orifice) of the tank 1.
  • a fourth embodiment of the invention is illustrated in FIG. 6, where the measurement means 21, the calculation means 22 and the control means
  • the threshold pressure sensor 24 measures the pressure of the fluid of interest in the outlet duct 3, and compares the measured pressure with a so-called threshold value.
  • the reference value is here constant and previously determined.
  • the threshold pressure sensor When the value of the measured pressure reaches the reference value, the threshold pressure sensor
  • the end of discharge signal may be an electrical signal transmitted to the control means 30 of the pump 10 (FIG. 6), and / or a light or sound signal intended for a user of the device according to the invention.
  • the tank 1 is placed in a hermetically sealed enclosure 4 with rigid walls.
  • the tank 1 and the chamber 4 has common rigid walls.
  • the tank 1 and the enclosure 4 may not have rigid walls common. This can be the case when the tank 1 has an interior volume entirely delimited by a flexible wall, as represented in FIG. 3. Whatever the type of tank 1, this one communicates fluidly directly with the outlet duct 3.
  • the external pressure P e is here the pressure of the surrounding fluid at least partly the tank 1. It corresponds to the pressure of the fluid present in the space defined between the tank 1 and the chamber 4.
  • the measured pressure decreases sharply when the reservoir is substantially empty.
  • the detection of the moment when the reservoir becomes substantially empty can be carried out in a manner similar to what has been previously described, and is therefore not repeated here.

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Abstract

L'invention porte sur un procédé de vidange d'un réservoir (1) collabable, permettant de détecter la fin de la vidange dudit réservoir (1). Pour cela, on mesure la pression du fluide dans un conduit de sortie (3) relié fluidiquement audit réservoir (1), et on stoppe la vidange lorsque la valeur d'un paramètre, fonction de la pression du fluide ou de sa dérivée, obtenue à partir de la pression mesurée, atteint une valeur de référence, la valeur de référence ayant été calculée de manière adaptative en fonction d'une pluralité de mesures successives de la pression.

Description

DISPOSITIF DE DISPENSE D'UN FLUID ET PROCEDE DE VIDANGE D'UN RESERVOIR
COLLABABLE
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne le domaine général de la vidange d'un réservoir collabable ( collapsible réservoir, en anglais) , comprenant des parois , dont au moins une paroi flexible , délimitant un volume intérieur de réservoir . Elle porte également sur un dispositif de dispense d' un fluide d' intérêt contenu dans un tel réservoir .
ETAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Il est fréquent d' utiliser des dispositifs de dispense ou d' injection d' un fluide à partir d' un réservoir collabable contenant ledit fluide .
Un réservoir collabable est un réservoir souple et étanche , comprenant des parois , dont au moins une paroi flexible , délimitant un volume intérieur de réservoir . La paroi flexible est apte à se déformer librement sous contrainte , de sorte que le volume intérieur reste sensiblement égal au volume du fluide qu' il contient .
Le volume intérieur du réservoir peut être relié fluidiquement à une pompe par un conduit de sortie de fluide . Ainsi, l' actionnement de la pompe provoque la vidange du réservoir, entraînant la diminution de son volume intérieur, par déformation de la paroi flexible , à mesure que diminue le volume du fluide encore présent dans le réservoir.
Lors de la vidange, la pression du fluide dans le réservoir reste sensiblement égale à la pression extérieure, c ' est -à-dire à la pression du milieu dans lequel est placé le réservoir, dans la mesure où le volume intérieur du réservoir s' adapte sensiblement continûment au volume de fluide restant . Aussi , avant la vidange du réservoir ou lors de la vidange , la différence de pression de part et d'autre de la paroi flexible est relativement faible , typiquement inférieure à quelques dizaines de millibars .
Les réservoirs collabables présentent ainsi 1' avantage de n' imposer qu' une faible résistance en pression à l'entrée de la pompe, indépendamment de la perte de charge relative au conduit de sortie. L' énergie nécessaire à la pompe pour assurer la vidange du réservoir est alors minimisée .
Cependant , il est particulièrement important de détecter, lors de la vidange d' un réservoir collabable, le moment où le réservoir devient vide ou quasiment vide . Des moyens de détection sont généralement prévus qui informent l' utilisateur de la nécessité d' arrêter la pompe et/ou de changer de réservoir .
Aussi , en l' absence de changement du réservoir ou d' arrêt de la pompe par l' utilisateur, celle-ci continue de fonctionner malgré la vidange totale du réservoir. Le risque est alors important qu'un dysfonctionnement se produise, tel qu' un échauffement de la pompe , ou une dégradation du circuit fluidique . La demande de brevet européen EP-0 965 423 décrit un exemple de dispositif de dispense d' un fluide d' intérêt à partir d' un réservoir collabable, comportant des moyens de détection du caractère sensiblement vide dudit réservoir .
Le dispositif de dispense selon ce document comprend un réservoir collabable dont le volume intérieur est relié fluidiquement à une pompe péristaltique par un conduit de sortie. La pompe est ensuite reliée fluidiquement à un conduit de dispense de fluide .
Les moyens de détection du caractère sensiblement vide du réservoir comportent un capteur capacitif de niveau de fluide, disposé à proximité d'une paroi rigide verticale délimitant le volume intérieur du réservoir .
L' actionnement de la pompe péristaltique provoque 1' écoulement du fluide à partir du réservoir dans le conduit de sortie , puis dans le conduit de dispense .
A mesure que le réservoir se vide , le niveau du fluide dans le réservoir diminue continûment . Lorsque le capteur détecte que le niveau du fluide atteint un niveau seuil, un signal sonore ou lumineux est émis, qui informe l' utilisateur que le réservoir devient sensiblement vide . La pompe peut être arrêtée , ou le réservoir remplacé .
Cependant , cet exemple de dispositif de dispense d' un fluide d' intérêt présente un certain nombre d' inconvénients.
En effet , le capteur capacitif nécessite que le fluide d' intérêt à dispenser soit électriquement conducteur, de manière à permettre la création d' une capacité à mesurer entre le fluide conducteur et le capteur capacitif . Ce type de moyen de détection ne peut donc être utilisé quelles que soient les propriétés électriques du fluide d'intérêt.
De plus , les parois du réservoir doivent être réalisées dans un matériau compa ible avec la mesure capacitive du niveau de fluide , de manière à ne pas perturber les mesures effectuées .
Par ailleurs , ce capteur est nécessairement disposé de manière verticale, à proximité d' une paroi également verticale du réservoir, afin de détecter le niveau, ou hauteur, de fluide contenu dans le réservoir . Il ne peut donc être disposé horizontalement , ni être utilisé avec un réservoir collabable dont le volume intérieur serait uniquement délimité par une ou des paroi (s) flexible ( s ) .
EXPOSÉ DE L ' INVENTION
L' invention a pour but de présenter un procédé de vidange d' un réservoir collabable , remédiant au moins en partie aux inconvénients mentionnés précédemment relatifs à l' exemple de l' art antérieur.
Pour ce faire, l' invention a pour obj et un procédé de vidange d' un réservoir collabable, ledit réservoir comportant des parois, dont au moins une paroi flexible , définissant un volume intérieur du réservoir, ledit volume intérieur du réservoir étant rempli d' un fluide d' intérêt et relié fluidiquement à une pompe par un conduit de sortie .
Selon l' invention, le procédé comprend les étapes selon lesquelles : on génère, par actionnement de ladite pompe, un écoulement du fluide d' intérêt à partir du réservoir dans le conduit de sortie, entraînant une diminution du volume intérieur du réservoir par déformation de ladite au moins une paroi flexible. ;
on réalise une pluralité de mesures de pression du fluide d'intérêt dans le conduit de sortie ;
on obtient une valeur d' un paramètre, fonction de la pression dudit fluide d' intérêt ou de sa dérivée , à partir de la pression ainsi mesurée , et on compare ladite valeur ainsi obtenue à une valeur de référence, la valeur de référence ayant été préalablement calculée à partir de ladite pluralité de mesures successives de la pression ;
- on stoppe la vidange du réservoir, lorsque ladite valeur du paramètre atteint la valeur de référence .
Par réservoir collabable , on entend un réservoir souple et étanche , comportant des parois , dont au moins une paroi flexible , délimitant un volume intérieur de réservoir, de sorte que le volume intérieur de réservoir reste sensiblement égal au volume du fluide qu' il contient.
Il est à noter que les termes « souple » et « flexible » sont ici considérés comme synonymes . Ils traduisent le fait que le réservoir et la ou les paroi ( s ) considérée (s) sont susceptibles à se déformer librement sous contrainte . De préférence, la déformation se situe dans le régime élastique , de sorte que le réservoir et la ou les paroi (s) peuvent présenter à nouveau leur forme initiale . Selon l' invention, l' actionnement de la pompe entraîne la vidange du réservoir et ainsi 1/ écoulement du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie. La ou les paroi ( s ) flexible (s) du réservoir se déforme (nt) alors de manière à ce que le volume intérieur du réservoir s' adapte sensiblement continûment au volume de fluide d'intérêt encore présent dans le réservoir.
Lorsque le réservoir devient sensiblement vide , la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie diminue brusquement. Lorsque la valeur d'un paramètre , fonction de la pression du fluide ou de sa dérivée , obtenue à partir de la pression mesurée , atteint une valeur de référence , on en déduit que le réservoir est sensiblement vide et la pompe peut alors être stoppée .
Le paramètre peut être une fonction croissante de la pression du fluide ou de sa dérivée . La valeur du paramètre peut atteindre la valeur de référence lorsqu'elle est inférieure ou égale à celle-ci.
Le paramètre peut être une fonction décroissante de la pression du fluide ou de sa dérivée . La valeur du paramètre peut atteindre la valeur de référence lorsqu'elle est supérieure ou égale à celle-ci .
Par dérivée de la pression, on entend la dérivée temporelle de la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie .
Le caractère sensiblement vide du réservoir traduit le fait que le volume de fluide d' intérêt éventue1lement contenu dans le réservoir est négligeable vis-à-vis du volume de fluide initialement présent . Il est à noter que dans le cas d' un réservoir uniquement pourvu de parois rigides, le volume intérieur du réservoir ne peut s' adapter au volume du fluide. Aussi, la pression du fluide d'intérêt dans le conduit de sortie diminue continûment à mesure que le réservoir est vidangé, et ne présente pas de diminution brusque lorsque le réservoir devient sensiblement vide.
La pression mesurée dans le conduit de sortie peut être la pression absolue du fluide d' intérêt ou la pression relative du fluide d' intérêt par rapport à une pression extérieure sensiblement constante d' un fluide environnant le réservoir. Par pression relative, on entend la pression absolue du fluide moins la pression extérieure. La pression extérieure peut être la pression atmosphérique au niveau du dispositif de dispense .
Ledit paramètre est , de préférence, choisi parmi la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie et la dérivée temporelle de ladite pression.
Selon le premier mode de réalisation de
1' invention, ledit paramètre est la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie .
Selon un second mode de réalisation de
1' invention, ledit paramètre est une pression moyenne du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie obtenue à partir d' au moins une partie de la pluralité de mesures successives de la pression .
Selon un troisième mode de réalisation de
1' invention, ledit paramètre est une dérivée temporelle d' une pression moyenne du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie , ladite pression moyenne étant obtenue à partir d' au moins une partie de la pluralité de mesures successives de la pression .
La valeur de référence préalablement calculée est avantageusement égale à une pression moyenne du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie à laquelle est soustrait l' écart-type associé pondéré par un coefficient x prédéterminé strictement positif , la pression moyenne et l' écart-type étant calculés à partir d' au moins une partie de ladite pluralité de mesures successives de la pression .
La valeur de référence préalablement calculée peut également être égale à une pression moyenne du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie à laquelle est soustraite une valeur initiale constante de la pression du fluide dans le conduit de sortie pondéré par un coefficient y prédéterminé strictement positif et inférieur à 1, la pression moyenne étant calculée à partir d' au moins une partie de ladite pluralité de mesures successives de la pression.
L' invention porte également sur un dispositif de dispense d' un fluide d' intérêt comprenant un réservoir collabable comportant des parois , dont au moins une paroi flexible , définissant un volume intérieur du réservoir, ledit volume intérieur du réservoir étant rempli du fluide d' intérêt, une pompe reliée fluidiquement au volume intérieur du réservoir par un conduit de sortie , et des moyens de commande de la pompe connectés à ladite pompe pour contrôler le fonctionnement de celle-ci . Selon l' invention,. le dispositif de dispense comprend des moyens de mesure de pression aptes à mesurer la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie ; des moyens de calcul aptes à obtenir une valeur d' un paramètre, fonction de la pression dudit fluide d' intérêt ou de sa dérivée, à partir de la pression mesurée, lesdits moyens de calcul étant en outre adaptés à calculer une valeur de référence à partir d' une pluralité de mesures successives de ladite pression ; et des moyens de contrôle aptes à comparer ladite valeur du paramètre ainsi obtenue à ladite valeur de référence, et à envoyer un signal de fin de vidange lorsque ladite valeur du paramètre at eint la valeur de référence .
Les moyens de mesure peuvent comprendre un capteur de pression relié au conduit de sortie pour mesurer la pression du fluide dans ledit conduit .
Les moyens de calcul peuvent être connectés audit capteur de pression pour recevoir du capteur de pression une valeur mesurée de pression. Ils peuvent obtenir une valeur du paramètre à partir de la pression ainsi mesurée .
Les moyens de contrôle peuvent être électriquement connectés aux moyens de calcul pour recevoir desdits moyens une valeur dudit paramètre et ladite valeur de référence , et sont aptes à comparer ladite valeur dudit paramètre à ladite valeur de référence .
Les moyens de contrôle peuvent être électriquement connectés auxdits moyens de commande de la pompe , pour transmettre ledit signal de fin de vidange auxdits moyens de commande .
D' autres avantages et caractéristiques de l' invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci -dessous .
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
On décrira à présent, à titre d' exemples non limitatifs , des modes de réalisation de l' invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels :
La Figure 1 est une vue schématique d' un dispositif de dispense d' un fluide d' intérêt selon un premier mode de réalisation de l' invention, lorsque le réservoir est en cours de vidange ;
La Figure 2 est une vue schématique du dispositif de dispense représenté sur la Figure 1 , le réservoir collabable étant sensiblement vide ;
La Figure 3 illustre un exemple d' évolution temporelle de la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie , et la comparaison de celle-ci à une valeur de référence constante ;
La Figure 4 est une vue schématique d' un dispositif de dispense selon une variante du premier mode de réalisation, dans laquelle le volume intérieur du réservoir collabable est entièrement délimité par une paroi flexible ;
La Figure 5 illustre, en référence aux deuxième et troisième modes de réalisation de l' invention, une évolution temporelle de la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie, ainsi que l'évolution temporelle d' une valeur de référence ;
La Figure 6 est une vue schématique d' un dispositif de dispense d' un fluide d' intérêt selon un quatrième mode de réalisation de l' invention, dans lequel les moyens de mesure et d' analyse de la pression comportent un capteur de pression à seuil ;
Les Figures 7A et 7B sont une vue schématique d' une partie d' un dispositif de dispense d' un fluide d' intérêt selon un autre mode de réalisation de l' invention, dans lequel le réservoir est disposé dans une enceinte hermétique à parois rigides ; et
La Figure 8 illus re , en référence au mode de réalisation des Figures 7A et 7B, une évolution temporelle de la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie, ainsi que l' évolution temporelle de la pression extérieure .
EXPOSÉ DÉTAILLÉ D ' UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ
Sur la Figure 1 est représenté schématiquement un dispositif de dispense d' un fluide d' intérêt selon un premier mode de réalisation, comportant un réservoir 1 collabable .
Le réservoir 1 comprend des parois , dont au moins une paroi flexible 2 , délimitant un volume intérieur du réservoir, rempli du fluide à dispenser .
Le volume intérieur du réservoir est relié fluidiquement à une pompe 10 par l' intermédiaire d' un conduit de sortie 3. Le conduit de sortie 3 peut être un tube ou un. canal, permettant l' écoulement du fluide d' intérêt en son sein.
La pompe 10 peut ensuite être reliée f luidiquement à un conduit de dispense du fluide d' intérêt .
Des moyens de commande 30 de la pompe sont connectés électriquement à celle-ci , et permettent d' en contrôler le fonctionnement .
Le dispositif de dispense comporte en outre des moyens de mesure 21 de la pression du fluide dans le conduit de sortie 3, des moyens de calcul 22 et des moyens de contrôle 23.
Lesdits moyens de mesure 21 sont adaptés à mesurer la pression du fluide d' i ntérêt dans le conduit de sortie 3.
Les moyens de calcul 22 sont adaptés à obtenir la valeur d' un paramètre, fonction de la pression du fluide dans le conduit de sortie ou de sa dérivée , à partir de la pression mesurée .
Enfin, les moyens de contrôle 23 sont adaptés à comparer ladite valeur ainsi obtenue à une valeur de référence , et à envoyer un signal de fin de vidange lorsque ladite valeur du paramètre atteint la valeur de référence .
Selon le premier mode de réalisation de 1' invention, les moyens de mesure 21 comportent un capteur de pression 21 , permettant de mesurer la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie 3, entre le réservoir 1 et la pompe 10. La pression mesurée peut être la pression absolue du fluide, ou la pression relative du fluide par rapport à une pression extérieure sensiblement constante de l'atmosphère environnant.
Les moyens de calcul 22 sont é1ectriquement connectés au capteur de pression 21 pour recevoir de celui-ci , lors de la vidange du réservoir, une pluralité de valeurs successives de mesure de la pression .
A partir de la pression mesurée , les moyens de calcul 22 obtiennent une valeur d' un paramètre, fonction de la pression du fluide dans le conduit de sortie ou de sa dérivée .
Selon le premier mode de réalisation de 1' invention, ledit paramètre est la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie 3. Aussi , la valeur du paramètre coïncide avec la valeur de la pression mesurée .
Les moyens de calcul 22 comportent également des moyens de stockage d'une valeur de référence. La valeur de référence est ici une valeur constante de pression . Cette valeur peut être prédéterminée de façon arbitraire ou être établie par des essais expérimentau .
Les moyens de contrôle 23 , sont électriquement connectés aux moyens de calcul 22 et reçoivent de ceux- ci la valeur dudit paramètre et la valeur de référence . Ils assurent la comparaison entre lesdites deux valeurs reçues .
Pour assurer ces différentes fonctions , les moyens de calcul 22 et les moyens de contrôle 23 peuvent comprendre, de manière classique, un microprocesseur, au moins une mémoire vive et au moins une mémoire morte ou carte mémoire .
La valeur de référence peut être déterminée et introduite préalablement dans une mémoire des moyens de calcul 22. Elle peut également être calculée automatiquement par les moyens de calcul 22 , à partir d'au moins une mesure de pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie 3 avant que la vidange du réservoir 1 ne soit initiée .
Il est à noter que, dans le cas d' un réservoir collabable, la pression initiale du fluide avant vidange est sensiblement égale à la pression extérieure atmosphérique du fluide environnant le réservoir 1.
Ainsi, dans le cas d' une mesure de la pression absolue du fluide d' intérêt par le capteur de pression 21 , la valeur de référence peut être inférieure ou égale à 3Pi/4, Pi/2, voire à Pi/10, où Pi est la pression absolue initiale du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie 3 , cette valeur de pression étant sensiblement égale à la pression extérieure Pe atmosphérique .
Dans le cas d' une mesure de la pression relative du fluide d' intérêt par le capteur de pression 21 vis- à-vis de la pression extérieure Pe, la valeur de référence peut être inférieure ou égale à 3Pe/4-Pe, Pe/2-Pe, voire à Pe/10-Pe.
En fonction du résultat de cette comparaison, les moyens de contrôle 23 peuvent émettre un signal de fin de vidange . Ce signal indique que le réservoir collabable est sensiblement vide et que la vidange doit être stoppée .
De préférence , les moyens de contrôle 23 sont électriquement connectés aux moyens de commande 30 de la pompe 10. Le signal de fin de vidange peut alors être un signal électrique transmis aux moyens de commande 30 pour que ceux-ci assurent l' arrêt de la vidange du réservoir 1. Le fonctionnement du dispositif de dispense de fluide d' intérêt selon le premier mode de réalisation est maintenant décrit , en référence aux Figures 1 à 3.
Le réservoir 1 est initialement rempli d' un fluide d' intérêt à dispenser. Le volume intérieur du réservoir 1 est sensiblement égal au volume du fluide présent .
La vidange du réservoir 1 est initiée par actionnement de la pompe 10 , ce qui se traduit par un écoulement du fluide d' intérêt à partir du volume intérieur du réservoir au travers du conduit de sortie 3.
A mesure que le volume du fluide dans le réservoir 1 diminue , le volume intérieur du réservoir diminue également par déformation de la paroi flexible 2 , pour assurer une sensible égalité entre les deux volumes .
Le capteur de pression 21 réalise des mesures successives de la pression du fluide d' intérêt, entre le réservoir 1 et la pompe 10 , dans le conduit de sortie 3. Chaque valeur de la pression mesurée est transmise aux moyens de calcul 22 , qui transmettent aux moyens de contrôle 23 la valeur de la pression mesurée et la valeur de référence. Ceux-ci comparent ces deux valeurs reçues .
La Figure 3 illustre l'évolution temporelle, en cours de vidange du réservoir 1, de la pression relative du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie 3 par rapport à une pression extérieure de l' atmosphère environnant le réservoir 1.
La courbe de la Figure 3 montre que la pression du fluide dans le conduit 3 est sensiblement constante, et inférieure de quelques millibars à ladite pression extérieure. Il s'agit en effet d'une propriété des réservoirs collabables de présenter une pression du fluide sensiblement constante en cours de vidange, du fait de l' adaptation sensiblement continue du volume intérieur du réservoir au volume du fluide encore présent dans celui-ci, par déformation de la paroi flexible 2.
Il est à noter que, lors de la vidange, la pression du fluide dans le réservoir est sensiblement identique à la pression du fluide dans le conduit de sortie 3, à un coefficient près sensiblement égal à la perte de charge associée audit conduit 3.
En fin de vidange (Figure 2) , le réservoir 1 devient sensiblement vide, dans la mesure où le volume du fluide éventuellement présent dans le réservoir est sensiblement négligeable vis-à-vis du volume initial de fluide . Comme le montre la Figure 3 , la valeur de la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie 3 présente alors une diminution brusque , pour t>230min.
Ce phénomène peut s' expliquer par le fait que la paroi flexible 2, fortement déformée, vient se placer sensiblement contre l' orifice de sortie du réservoir 1 débouchant sur le conduit de sortie 3, ce qui obstrue ledit conduit 3. Elle se comporte alors comme une vanne fermée , ce qui limite fortement , voire stoppe l' écoulement du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie 3. Dans la mesure où le fluide d' intérêt présent dans le conduit de sortie 3 reste soumis à une force de débit exercée par la pompe 10 , il est soumis à une contrainte mécanique qui engendre ladite diminution brusque observée de sa pression.
Lorsque la pression mesurée atteint la valeur de référence, par exemple de l' ordre de -40 mbar (Figure 3), les moyens de contrôle 23 envoient un signal électrique de fin de vidange aux moyens de commande 30 qui arrêtent la pompe 10. La vidange du réservoir 1 est donc stoppée avant que la pompe 1 ou un autre élément du circuit fluidique (conduit , élément de connectique fluidique) ne subisse une quelconque dégradation . Ainsi, le moment où le réservoir devient sensiblement vide est détecté et la vidange stoppée . La pompe est ainsi préservée de tout échauffement qui peut être préjudiciable .
De plus , il est possible de dispenser tout type de fluide , qu' il soit électriquement conducteur ou isolant . La mesure de la pression, notamment lors de la diminution brusque de celle-ci en fin de vidange, est en effet indépendante des propriétés électriques du fluide dispensé.
Par ailleurs, les moyens de mesure 21 assurent la mesure de la pression dans le conduit de sortie 3, et non pas dans le réservoir 1.
Aussi , tout type de réservoir collabable peut être utilisé, que les parois délimitant le volume intérieur du réservoir soient en partie ou entièrement flexibles.
A titre illustratif , la Figure 4 illustre un exemple de réservoir collabable vidangé dont le volume intérieur est entièrement délimité par une paroi flexible 2.
Tout type de matériau, compatible avec le fluide d' intérêt, peut être utilisé pour lesdites parois du réservoir sans que cela ne perturbe la mesure de la pression dans le conduit de sortie 3 , effectuée par les moyens de mesure 21 de la pression .
II est également à noter que le réservoir 1 et le conduit de sortie 3 peuvent être disposés chacun dans une orientation quelconque verticale , horizontale ou inclinée , sans que la mesure de la pression dans le conduit de sortie 3 n' en soit affectée.
La paroi flexible 2 du réservoir 1 peut être réalisée de différentes manières , par exemple à partir d' un empilement de couches de différents matériaux, assemblées les unes aux autres . Les couches peuvent comprendre au moins une couche, de préférence deux couches, d'un matériau thermoplastique aux propriétés mécaniques adéquates.
Entre deux couches de matériau thermop1astique peut être disposée une couche d' un matériau assurant notamment l' étanchéité vis-à-vis du fluide d'intérêt. Ce matériau peut être inorganique , tel que A10x, AlxOyNz , SiOx, SiOxNy, SiN,:.
Il est également possible d' utiliser des matériaux organiques , en combinaison ou non avec les couches de matériau thermoplastique , tels que le polychlorure de vinyle ( PVC) , le cyclo-oléfine copolymère (COC) , le polypropylène (PP) , voire le polychlorotrifluoroéthylène ( PCTFE) .
Le réservoir 1 peut présenter tout type de contenance . Lorsque le dispositif est miniaturisé , le réservoir peut avoir une contenance de l' ordre de quelques dixièmes de millilitres à quelques centaines de millilitres . De préférence , le réservoir présente une contenance de l'ordre de quelques millilitres.
Le conduit de sortie 3 peut présenter un diamètre intérieur permettant de limiter la perte de charge associée. A titre d'exemple, le diamètre peut être de 1' ordre de quelques centaines de microns à quelques millimètres .
La pompe 10 induit avantageusement un écoulement laminaire dans le conduit de sortie 3 , permettant ainsi d' obtenir une dispense contrôlée du fluide d' intérêt, et de permettre la réalisation de mesures de pression précises dans le conduit de sortie 3. L' écoulement généré par la pompe 10 dans le conduit de sortie 3 peut être de l' ordre de quelques microlitres par minute à. quelques millilitres par secondes .
Le capteur de pression peut être du t pe piézoélectrique ou piézorésistif , à jauge de contrainte , à transformateur différentiel , à effet capacitif dans le cas d' un fluide d' intérêt électriquement conducteur, ou à ondes acoustiques de surface .
En variante du premier mode de réalisation de V invention, 1e signal de fin de vidange, peut être , alternativement ou en complément du signal électrique envoyé par les moyens de contrôle 23 , un signal lumineux ou sonore à destination d' un utilisateur, pour que celui-ci stoppe la vidange dudit réservoir .
L' utilisateur peut alors stopper la vidange du réservoir par arrêt de la pompe .
Dans le cas où le dispos.itif de dispense comporte une pluralité de réservoirs collabables reliés chacun en parallèle au conduit de sortie par l' intermédiaire, par exemple, d' une vanne multivoie, l' utilisateur peut également stopper la vidange du réservoir considéré en actionnant la vanne multivoie , de manière à mettre en relation fluidique un second réservoir collabable avec ladite pompe . Ainsi, la vidange du premier réservoir est stoppée sans que la pompe ne soit arrêtée .
Il est à noter que , dans le cas précédent où le dispositif de dispense comporte une pluralité de réservoirs collabables , les moyens de contrôle 23 peuvent envoyer un signal électrique à des moyens de commande de la vanne multivoie, pour que celle-ci mette en relation fluidique un second réservoir collabable avec ledit conduit de sortie 3 lorsque la fin de vidange du premier réservoir est détectée. L' intervention manuelle d' un utilisateur est alors évitée .
Alternativement à l' utilisation d' une valeur de référence constante telle que décrite dans le premier mode de réalisation de l' invention, la valeur de référence peut varier en fonction du temps .
La valeur de référence est avantageusement définie de sorte qu 1 entre deux instants suffisamment éloignés , son évolution temporelle est plus faible que celle dudit paramètre fonction de la pression du fluide ou de sa dérivée . Par suffisamment éloignés , on entend 10 à 100 fois la période d ' échantillonnage des mesures de pression, cette période étant définie comme la durée séparant deux mesures de pression successives .
Ainsi , selon une variante du premier mode de réalisation, les moyens de calcul 22 calculent une pression moyenne <P> à partir d' au moins une partie des valeurs de pression mesurées par le capteur 21 , ainsi que l' écart -type σ associé .
La pression moyenne <P> peut être calculée à partir de toutes les valeurs de pression mesurées , ou à partir d' un nombre déterminé des valeurs de pression mesurées les plus récentes . Dans ce dernier cas , la pression moyenne est une moyenne glissante des valeurs de pression mesurées .
Les moyens de calcul 22 déterminent ensuite la valeur de référence Vref telle que Vref = <P> - χ*σ, où x est un coefficient strictement positif, x peut être supérieur ou égal à 1, et de préférence, être supérieur ou égal à 2.
La Figure 5 montre l' évolution temporelle de la pression du fluide dans le conduit de sortie 3 ainsi que celle de la valeur de référence. Lorsque la pression mesurée atteint la valeur de référence, les moyens de contrôle 23 envoient un signal de fin de idange destiné à stopper la vidange du réservoir 1.
Cette variante présente l' avantage d' être entièrement automatisable, dans la mesure où elle ne dépend pas de mesures de pression extérieure , ni de coefficients d' aj ustement . De plus, il n'est pas nécessaire de procéder à une étape préalable de calibration du dispositif de dispense, qui peut être utile ou nécessaire lorsqu' il s' agit de déterminer une valeur de référence constante optimale .
Bien entendu, d' autres expressions d' une valeur de référence dépendant du temps sont possibles . Ainsi , la valeur de référence peut être calculée par les moyens de calcul 22 à partir d' une pression moyenne obtenue comme précédemment, et d' une valeur de pression constante . Cette valeur de pression constante peut être la pression initiale du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie 3, obtenue avant le début de la vidange. Il peut également s'agir de la pression extérieure Pe du fluide environnant .
Ainsi , lorsque la pression mesurée par le capteur 21 est la pression absolue , la valeur de référence peut être telle que : Vref = <P> - y*Pi, où <P> est une pression moyenne calculée à partir d' au moins une partie des valeurs de pression mesurées par le capteur 21, Pi est la pression absolue initiale du fluide d' intérêt, i.e. avant l' initialisation de la vidange, dans le conduit de sortie 3, et y est un coefficient strictement positif, inférieur ou égal à 1 , de préférence inférieur ou égal à 1/2.
Alternativement, lorsque la pression mesurée par le capteur 21 est la pression relative par rapport à la pression extérieure Pe du fluide environnant le réservoir 1 , la valeur de référence peut être définie telle que Vref - <P> - y*Pe .
Alternativement , on peut déterminer une différence de pression ΔΡ entre la pression initiale Pi et une pression mesurée P,;1 à un instant tl prédéterminé . P± est la pression absolue initiale du fluide d' intérêt, i.e. avant l' initialisation de la vidange, dans le conduit de sortie 3. La valeur de référence peut alors être égale à Vref = Pi - ζ*ΔΡ, où z est un réel positif supérieur à 1. Cette valeur de référence ne sera utilisée que pour des mesures de pression réalisées à des instants t postérieurs à t = tl
Selon un second mode de réalisation de 1' invention, ledit paramètre fonction de la pression mesurée ou de sa dérivée est une pression moyenne calculée à partir d' au moins une partie des valeurs de la pression mesurées. La pression moyenne peut être calculée à partir de l' ensemble des valeurs de pression mesurées, ou être une moyenne glissante obtenue à partir des valeurs de pression mesurées les plus récentes .
La valeur de référence peut être constante, préalablement stockée dans la mémoire des moyens de calcul 22.
Comme décrit précédemment , lorsque la valeur de la pression moyenne atteint la valeur de référence prédéterminée, les moyens de contrôle 23 envoient un signal de fin de vidange.
Le dispositif de dispense selon ce second mode de réalisation comporte les éléments identiques ou similaires à ceux décrits en référence au premier mode de réalisation ou de ses variantes , et présente un fonctionnement similaire .
Selon un troisième mode de réalisation de 1' invention, ledit paramètre fonction de la pression mesurée ou de sa dérivée est la dérivée temporelle rt<P> d' une pression moyenne <P> calculée à partir d' au moins une partie des valeurs de la pression mesurées . La pression moyenne peut être calculée à partir de 1' ensemble des valeurs de pression mesurées, ou être une moyenne glissante obtenue à partir des mesures les plus récentes de la pression. A cet égard, la pression moyenne de type moyenne glissante peut être obtenue par filtrage passe-bas récursif . Par exemple, la pression moyenne <P>(tN) à l' instant de mesure tN peut être obtenue par la relation suivante : <P>(tN) = a*<P> (tN_i) + (l~oo)*P(tN), où a est un facteur d'oubli. La valeur de référence peut être constante, et préalablement stockée dans la mémoire des moyens de calcul 22.
Comme décrit précédemmen , lorsque la valeur de la dérivée temporelle r <P> de la pression moyenne atteint la. valeur de référence prédéterminée , les moyens de contrôle 23 envoient un signal de fin de vidange .
Le dispositif de dispense selon ce troisième mode de réalisation comporte des éléments identiques ou similaires à ceux décrits en référence au second mode de réalisation, et présente un fonctionnement similaire .
Cependant, pour éviter que le critère de détection de fin de vidange ne soit vérifié trop tôt , notamment lors du régime transitoire de l' initiation de la vidange (voir Figures 3 et 5 , pour t<5min) , les moyens de contrôle 23 peuvent effectuer la comparaison entre la valeur de la dérivée temporelle 9t<P> à la valeur de référence lorsqu' un délai de sécurité est passé . Dans les exemples des Figures 3 et 5 , ce délai de sécurité peut être défini à 10 min.
Une étape de calibration peut donc être nécessaire lorsque l' on change les paramètres de fonctionnement du dispositif de dispense selon ce mode de réalisation, par exemple lorsque l' on modifie le débit du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie, les paramètres physiques (densité, viscosité) du fluide , le diamètre intérieur du conduit 3, voire les caractéristiques techniques (contenance , diamètre de l'orifice de sortie) du réservoir 1. Un quatrième mode de réalisation de l' invention est illustré sur la Figure 6, où les moyens de mesure 21 , les moyens de calcul 22 et les moyens de contrôle
23 comprennent un capteur de pression à seuil 24 , et non plus un capteur de pression 21 d' une part et des moyens de calcul 22 et de contrôle 23 d'autre part.
Le capteur de pression à seuil 24 assure la mesure de la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie 3, et compare la pression mesurée à une valeur seuil dite valeur de référence .
La valeur de référence est ici constante et préalablement déterminée.
Lorsque la valeur de la pression mesurée atteint la valeur de référence , le capteur de pression à seuil
24 émet un signal de fin de vidange .
Comme décrit précédemment , le signal de fin de vidange peut être un signal électrique transmis aux moyens de commande 30 de la pompe 10 (Figure 6 ) , et/ou un signal lumineux ou sonore destiné à un utilisateur du dispositif selon l'invention.
Selon un autre mode de réalisation décrit en référence aux Figures 7A, 7B et 8, le réservoir 1 est placé dans une enceinte hermétique 4 à parois rigides .
Les références numériques identiques à celles des Figures 1 et 2 désignent des éléments identiques ou similaires .
Comme le montrent les Figures 7A et 7B, le réservoir 1 et l' enceinte 4 comporte des parois rigides communes. Alternativement , le réservoir 1 et l' enceinte 4 peuven ne pas comporter de parois rigides communes . Ce peut être le cas lorsque le réservoir 1 présente un volume intérieur entièrement délimité par une paroi flexible , tel que représenté sur la Figure 3. Quel que soit le type de réservoir 1 , celui-ci communique fluidiquement directement avec le conduit de sortie 3.
La pression extérieure Pe est ici la pression du fluide environnant au moins en partie le réservoir 1. Elle correspond à la pression du fluide présent dans l' espace défini entre le réservoir 1 et l' enceinte 4.
Ainsi, lors de la vidange du réservoir, la pression extérieure Pe au réservoir 1 diminue continûment au fur et à mesure de la vidange, comme illustré sur la Figure 8 (courbe en traits pointillés) . La pression P mesurée dans le canal de sortie 3 est représentée en trait continu . On constate que lors de la vidange , la différence de pression |Pe-P| de part et d' autre de la paroi flexible 2 est sensiblement constante , ici de 1 ' ordre de 20 mbar .
Comme précédemment décrit , la pression mesurée décroît fortement lorsque le réservoir est sensiblement vide .
La détection du moment où le réservoir devient sensiblement vide peut être effectuée de manière similaire à ce qui a été précédemment décrit, et n' est donc pas reprise ici .
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l' homme du métier à l' invention qui vient d' être décrite, uniquement à titre d' exemples non limitatifs .

Claims

Ρ37247,λνο 2011/131790 PCT/EP2011/056496 28 REVENDICATIONS
1. Procédé de vidange d'un réservoir (1) collabable, ledit réservoir (1) comportant des parois,
5 dont au moins une paroi flexible (2 ) , définissant un volume intérieur du réservoir, ledit volume intérieur du réservoir étant rempli d' un fluide d' intérêt et relié fluidiquement à une pompe ( 10 ) par un conduit de sortie (3 ) , caractérisé en ce que :
10 - on génère, par actionnement de ladite pompe
(10), un écoulement du fluide d'intérêt à partir du réservoir (10) dans le conduit de sortie (3), entraînant une diminution du volume intérieur du réservoir par déformation de ladite au moins une paroi 15 flexible (2) ;
on réalise une pluralité de mesures successives de pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie (3 ) ;
- on obtient une valeur d' un paramètre, fonction 20 de la pression dudit fluide d' intérêt ou de sa dérivée, à partir de la pression ainsi mesurée , et on compare ladite valeur ainsi obtenue à une valeur de référence , la valeur de référence ayant été préalablement calculée à partir de ladite pluralité de mesures successives de 25 la pression ;
on stoppe la vidange du réservoir (1) , lorsque ladite valeur du paramètre atteint la valeur de référence .
30
2. Procédé de vidange selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit paramètre est choisi parmi SP37247,wo 20H/131790 PCT/EP2011/056496
29
la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie (3) et la dérivée temporelle de ladite pression.
3. Procédé de vidange selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit paramètre est la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie (3) .
4. Procédé de vidange selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit paramètre est une pression moyenne (<P>) du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie (3) obtenue à partir d' au moins une partie de la pluralité de mesures successives de la pression .
5. Procédé de vidange selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit paramètre est une dérivée temporelle (ôt<P>) d'une pression moyenne (<P>) du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie (3 ) , ladite pression moyenne (<P>) étant obtenue à partir d'au moins une partie de la pluralité de mesures successives de la pression .
6. Procédé de vidange selon la revendication 3 , caractérisé en ce que la valeur de référence préalablement calculée est égale à une pression moyenne
(<P>) du fluide d'intérêt dans le conduit de sortie (3) à laquelle est soustrait l' écart -type associé (σ) pondéré par un coefficient x prédéterminé strictement positif, la pression moyenne (<P>) et l'écart-type (σ) étant calculés à partir d' au moins une partie de ladite pluralité de mesures successives de la pression. SP37247/, WO 2011/131790 PCT/EP2011/056496
30
7. Procédé de vidange selon la revendication 3, carac érisé en ce que la valeur de référence préa1ab1ement calculée est égale à une pression moyenne (<P>) du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie (3) à laquelle est soustraite une valeur initiale constante de la pression (Pi,Pe) du fluide dans le conduit de so tie (3 ) pondéré par un coefficient, y prédéterminé strictement positif et inférieur à 1 , la pression moyenne (<P> ) étant calculée à partir d'au moins une partie de ladite pluralité de mesures successives de la pression .
8 . Dispositif de dispense d'un fluide d' intérêt comprenant un réservoir collabable ( 1) comportant des parois , dont au moins une paroi flexible (2), définissant un volume intérieur du réservoir, ledit volume intérieur du réservoir étant rempli du fluide d'intérêt, une pompe (10) reliée fluidiquement au volume intérieur du réservoir par un conduit de sortie (3) , et des moyens de commande (30) de la pompe connectés à ladite pompe ( 10 ) pour contrôler le fonctionnement de celle-ci ,
caractérisé en ce qu' il comprend des moyens de mesure (21) de pression aptes à mesurer la pression du fluide d' intérêt dans le conduit de sortie (3) ; des moyens de calcul (22) aptes à obtenir une valeur d'un paramètre, fonction de la pression dudit fluide d' intérêt ou de sa dérivée , à partir de la pression mesurée , lesdits moyens de calcul étant en outre adaptés à calculer une valeur de référence à partir d' une pluralité de mesures successives de ladite pression ; et des moyens de contrôle (23 ) aptes à comparer ladite valeur du paramètre ainsi obtenue à ladite valeur de référence , et à envoyer un signal de fin de vidange lorsque ladite valeur du paramètre atteint la valeur de référence .
9. Dispositif de dispense selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de mesure (21) comprennent un capteur de pression (21) relié au conduit de sortie (3) pour mesurer la pression du fluide dans ledit conduit (3 ) .
10. Dispositif de dispense selon la revendication 8 ou 9 , caractérisé en ce que les moyens de calcul (22 ) sont connectés audit capteur de pression (21 ) pour recevoir du capteur de pression. (21) une valeur mesurée de pression, et sont aptes à obtenir une valeur du paramètre à partir de la pression ainsi mesurée .
11. Dispositif de dispense selon la revendication
10 , caractérisé en ce que les moyens de contrôle (23 ) sont électriquement connectés aux moyens de calcul (22) pour recevoir desdits moyens ( 22 ) une valeur dudit paramètre et ladite valeur de référence , et sont aptes à comparer ladite valeur dudit paramètre à ladite valeur de référence .
12. Dispositif de dispense selon la revendication 10 , caractérisé en ce que les moyens de contrôle (23 ) sont électriquement connectés auxdits moyens de commande (30) de la pompe (10) pour transmettre ledit signal de fin de vidange auxd.its moyens de commande (30) .
PCT/EP2011/056496 2010-04-23 2011-04-22 Dispositif de dispense d'un fluid et procede de vidange d'un reservoir collabable Ceased WO2011131790A1 (fr)

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