Brevet FR2003682A1 — publié le 19691114

la présente invention se rapporte à des ajutages destinés à distribuer des fluides, et plus particulièrement à des dispositifs de commande de pulvérisation oui servent à faire fonctionner au doigt les soupapes typiques de ce qu'on appelle "aérosols" ' 5 ou emballages de distribution à auto-pressurisation, et destinés également à des emballages de distribution du type à pompe utilisant \-iie pompe à piston-plongeur manoeuvrée à la main pour effectuer l'évacuation d'un produit fluide emmagasiné dans ces emballages. •jO les dispositifs de commande de pulvérisation du type con cerné ici prennent ordinairement la foime de "boutons" en matière plastique moulée de formes et de dimensions variées afin de permettre de commander avec un seul doigt la soupape ou le piston-plongeur de l'emballage de distribution. Le bouton comporte un 1 5 alvéole servant à recevoir la tige tubulaire de la soupape typique d'aérosol, ou de la pompe du type à piston-plongeur, ainsi qu'un orifice de décharge communiquant à l'intérieur du bouton avec l'alvéole recevant la tige pour diriger et régler d'une manière voulue la distribution du produit fluide provenant du récipient. 20 Cette distribution du produit peut prendre la forme d'une fine pulvérisation ou d'un fin brouillard de gouttelettes, d'un filet de mousse ou de solide, selon la nature du produit et le but auquel on le destine. l'une des difficultés que l'on rencontre communément avec 25 des boutons de commande de pulvérisation du type mentionné réside dans le bouchage de l'orifice terminal ou des passages de distribution du fait de l'évaporation du produit liquide qui reste emprisonné dans de tels passages après chaque cycle de distribution. Cette difficulté est prédominante dans le cas où le produit 30 distribué contient une forte proportion de matières solides, où le solvant ou véhicule est fortement volatil, et spécialement si l'orifice de décharge est forcément fin afin de réaliser une pulvérisation ou un brouillard voulu du produit. On a soumis à des recherches considérables différents moyens d'empêcher ou de ré-35 duire l'évaporation de la partie volatile du produit restant dans les passages terminaux de l'ensemble formé par la soupape et le mécanisme de commande. Des solutions typiques proposées jusqu'ici 69 00386 2 2003682 sont représentées dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n° 3.146.922, 3.154.224, 3.155.291 et 3-1.61.331. Cependant, on rencontre encore le problème du bouchage de l'orifice terminal dans certaines conditions, et l'invention a pour but de vaincre les dif-5 dicultés précédentes au moven d'un bouton d'une conception nouvelle et différente. 3n résume, l'invention décrite ici envisage un bouton de pulvérisation comportant un corps principal et une plaque à orifice formée de préférence en matière plastique moulée. On forme dans le 10 corps des dispositifs appropriés pour le fixer à une tige de soupape ou à un tube de piston-plongeur de pompe de façon à faire arriver le fluide au bouton à partir d'un réservoir d'approvisionnement. Un passage intérieur formé dans le corps du bouton conduit de la tige ou du tube jusqu'à un orifice de sortie formé dans une face du 15 bouton à partir de laquelle on doit décharger le fluide. On dispose une butée annulaire dans la partie creuse pour former dans celle-ci un épaulement en retrait à bords aigus entourant complètement le centre ou l'axe de l'orifice d'émission et disposé entre le centre et le point d'entrée du passage intérieur de fluide allant 20 vers l'orifice d'émission. La plaque comportant l'orifice présente une dimension et une forme lui permettant de recouvrir complètement le passage de sortie, en n'étant maintenue dans celui-ci que par un contact périphérique avec sa paroi pour former un joint étanche au fluide en ce point. La plaque comporte un orifice de décharge 25 placé au centre et qui coïncide avec l'axe du passage-de sortie, et la zone entourante de la plaque est concave - convexe et souple, la surface convexe étant tournée vers l'intérieur- du passage de sortie et étant en contact avec 1'épaulement annulaire.placé en retrait et présentant des bords aigus. Cette formation de la plaque la fait 30 agir comme un ressort "Belleville" , avec sa partie centrale normalement poussée vers l'intérieur du passage de sortie, mais présentant la caractéristique spéciale.d'être métastable de ce type de ressort, c'est-à-dire que la force nécessaire pour déplacer la partie centrale vers l'extérieur à 1'encontre de. sa poussée augmente jus-35 qu'à atteindre un maximum à mesure que la position dépassant la position centrale approche ; mais une fois que cette position a été dépassée, une force plus faible suffit pour maintenir le ressort dans sa position maximale de fléchissement. Un tel ressort fonctionne 69 00386 3 2003682 quelque peu à la façon d'une genouillère ou à enclenchement brusque, bien qu'il ne reste pas dans sa position fléchie au-delà du centre sans qu'on lui applique une certaine force de façon continue. l'invention décrite ici tire avantage de ce principe de 5 ressort Belleville dans une construction originale de bouton de pul-' vérisation, dans laquelle la plaque comportant un orifice prend la forme d'un disque normalement poussé comme mentionné ci-dessus pour venir buter sur 1'épaulement à bords aigus de la butée annulaire placée dans la partie creuse du bouton. Il coupe normalement 10 de cette façon d'une façon étanche la communication entre l'atmosphère et la réserve de produit fluide qui doit être déchargé en un point rapproché, mais toutefois espacé de l'orifice de décharge lui-même. Il en résulte que tout au plus une ou deux gouttes seulement de fluide emprisonné sont laissées exposées à l'évaporation, 15 à la cristallisation ou à la polymérisation dans le corps de l'ajutage entre des périodes de distribution. Quand on désire effectuer une distribution, l'admission de fluide sous pression au bouton de pulvérisation fait que cette pression n'est transmise initialement qu'à la partie souple extérieure du diaphragme ou disque, 20 c'est-à-dire à la partie extérieure de la butée à bords aigus qui représente une zone nettement moins étendue que la surface totale du diaphragme. En construisant cette zone de façon appropriée, la force totale exercée sur celle-ci par la pression initiale du fluide qui se trouve dans le diaphragme peut être amenée à.faire déplacer 25 brusquement la totalité du diaphragme vers l'extérieur et au-delà de la position centrale, en faisant cesser de cette façon le contact d'étanchéité entre le diaphragme et la butée annulaire et en permettant au fluide de sortir par l'orifice de décharge. Etant donné qu'il existe ensuite une étendue sensiblement plus grande du 30 diaphragme exposée à la pression de fluide, la pression unitaire nécessaire pour maintenir le diaphragme dans sa position infléchie peut être inférieure à celle initialement nécessaire pour le déplacer brusquement au delà de sa position centrale. Ceci est avantageux pour compenser la chute normale de pression qui se produit à mesure 35 des décharges de fluide par l'orifice. Ainsi qu'il est expliqué plus en détail ci-après, il est parfois avantageux d'incorporer une cheville ou une broche que l'on place au centre de la partie creuse formée dans le corps du 69 00386 4 2003682 bouton de façon à ce qu'elle fasse saillie dans l'axe de l'orifice de décharge lui-même, ou même librement à l'intérieur de celui-ci. Une telle cheville ou broche peut servir de dispositif mécanique pratique de nettoyage, en aidant en outre à retirer toute trace de 5 résidu de bouchage qui peut exister au voisinage immédiat de l'orifice lui-même, de même qu'à réduire encore davantage le volume de liquide emprisonné et exposé à l'atmosphère en ce point. Une telle cheville ne peut toutefois pas servir efficacement par elle-même d'élément d'étanchéité au fluide à la place de la butée annulaire 10 disposée dans le passage de sortie et mentionnée précédemment. La raison en est qu'il doit y avoir une différence appréciable dans les surfaces de la partie du diaphragme souple concave - convexe exposées à la pression de fluide quand le diaphragme est initialement en contact avec la butée annulaire, et la surface exposée 15 par la suite quand le diaphragme a fléchi pour prendre la position dépassant sa position centrale. Cette différence d'étendue est nécessaire pour aider à produire un effet de déplacement brusque bien déterminé de façon à déplacer rapidement le diaphragme pour le faire passer d'une position complètement fermée à une position 20 complètement ouverte. La différence dans les surfaces est également avantageuse pour compenser la chute de pression intervenant dans le système, et qui se produit quand le diaphragme fléchit et quand le fluide est libre de sortir par l'orifice de décharge, comme mentionné plus haut. Si le contact d'étanchéité entre le diaphragme et sa 25 butée est réalisé à l'orifice de décharge lui-même, ou dans celui-ci, (comme dans le cas où une cheville centrale faisant saillie à l'intérieur de l'orifice constitue la butée d'étanchéité), les zones du diaphragme exposées à la pression de la source de fluide sont virtuellement inchangées dans les situations de fléchissement et de 30 non-fléchissement. De ce fait, il devient difficile de concevoir, et encore plus difficile de produire en série, un bouchon de pulvérisation peu coûteux qui ne soit pas soumis aux oscillations du diaphragme, en donnant naissance à des pulsations et à une décharge produisant une pulvérisation irrégulière du fluide distribué. Dans 35 le cas toutefois où la proportion des surfaces du diaphragme exposé e s à la pression du fluide de la source est sensiblement différente de la pression unitaire exercée dans les situations de fléchissement et de non-fléchissement, comme par exemple en plaçant la 69 00386 5 2003682 "butée d'étanchéité plus loin de l'orifice de décharge selon la présente invention, les tolérances que l'on doit maintenir dans la production des pièces ne sont pas à beaucoup près aussi étroites, et or. évite beaucoup plus facilement l'oscillation du diaphragme. 5 L'invention envisage également l'incorporation d'un dispo sitif mécanique de dispersion du type à chambre de turbulence agissant sur le produit fluide près du point de décharge, de façon à effectuer la distribution du produit sous la forme d'un fin cône de pulvérisation. 10 D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven tion ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, mais nullement limitatif, plusieurs fozmes de réalisation conformes à l'invention. 15 Sur ces dessins : la figure 1 est une vue fragmentaire en élévation latérale, en partie en coupe, d'une partie d'un distributeur et d'une soupape d'aérosol typique incorporant un bouton de commande de pulvérisation de la présente invention ; 20 la figure 2 est une vue en coupe transversale verticale de la partie de l'orifice de décharge du bouton représenté sur la figure 1, des pièces étant arrachées afin de simplifier la représentation ; la figure 3 est une vue en coupe transversale suivant la 25 ligne 3-3 de la figure 1 ; la figure 4 est une vue fragmentaire en coupe transversale semblable à celle de la figure 2, et dans laquelle la plaque de l'ajutage est représentée dans la situation de distribution de fluide ; 30 la figure 5 est une vue en plan en regardant la face inté rieure de la plaque d'ajutage ou élément rapporté des figures précédentes ; la figure 6 est une vue fragmentaire en coupe transversale d'un bouton de distribution d'un modèle modifié selon la présente 35 invention ; et la figure 7 est une vue en plan en regardant la face intérieure de la plaque de l'ajutage ou élément rapporté du bouton 69 00386 6 2003682 représenté sur la figure 6. Sur la figure 1 , on voit représentée une partie d'un récipient typique d'aérosol 20 auquel est fixé un ensemble de soupape 22 d'une construction connue et comportant un bouton 24 de com-5 mande de pulvérisation selon la présente invention, ce bouton étant monté sur la tige creuse habituelle 26 de l'ensemble de soupape. Le produit que l'on doit distribuer est maintenu normalement sous la pression d'un gaz propulseur maintenu à l'intérieur du récipient 20 au moyen d'une soupape 22, mais est libéré en fai-10 sant fonctionner la soupape servant à le distribuer à partir d'une chambre de sortie ou partie creuse 28 formée dans une face latérale du bouton 24. Le bouton peut être moulé de façon commode en matière plastique et comporter ion alvéole 30 ouvrant sur sa face inférieure et à l'intérieur duquel -une tige 26 est reçue par emboîtement pour 15 former un assemblage étanche au fluide. Une chambre 32, formée à l'intérieur du bouton, communique avec l'alvéole 30 pour recevoir le produit fluide délivré à travers la tige de la soupape. Le bouton 24 incorpore une plaque rapportée souple comportant un orifice ou élément de diaphragme 36, que l'on voit plus en détail 20 sur les figures 2, 3 et 5» et comportant un orifice de décharge 38 de faible alésage et qui est placé d'une façon générale au centre de celle-ci. La plaque à orifice 36 est d'une configuration générale circulaire et en forme de godet, et elle peut être en une matière plastique appropriée moulée, ou en tôle, pour former une par-25 tie centrale souple, concave-convexe 40, entourant immédiatement l'orifice 38. A sa périphérie, l'élément 36 comporte une joue ou paroi dirigée vers l'intérieur 42 qui est reçue dans une ouverture 28 ménagée dans le bouton et qui réalise un ajustage étanche au fluide dans cette ouverture. Comme représenté dans la forme de réa-30 lisation des figures 1-5 , l'élément rapporté 36 comporte également un renflement creux 44 dirigé vers l'intérieur et présentant un contre-alésage central 46 concentrique à l'orifice de décharge 38 et conduisant à celui-ci. Comme on le voit en particulier sur la figure 5> quatre fentes 48 coupent le renflement 44 tangentiel-35 lement au contre-alésage 46 pour faire arriver le fluide dans une chambre centrale 58 de tourbillonnement située immédiatement en amont de l'orifice afin de former un cône de fin brouillard quand le fluide est déchargé. 69 00386 7 2003682 Dans la situation normale de non-distribution de l'ensemble de commande représenté sur les figures 1 - 3, la communication de l'air par l'orifice 38 jusqu'au fluide retenu dans le bouton 24 est empêchée par la venue en contact du diaphragme souple 40 5 contre un épaulement annulaire à bords aigus 50 qui entoure librement le renflement 44. Cet épaulement est évidé dans l'ouverture 28 du bouton et est formé par un alésage borgne 52 laissé dans la paroi postérieure du passage de sortie 28. Il y a également dans cet exemple une cheville ou broche 54 qui fait saillie axialement 10 vers l'extérieur du passage de sortie 28 sur une courte distance et qui est reçue de façon lâche dans le contre-alésage 46 de l'élément rapporté 36 pour aider à former la chambre de tourbillonnement 58. Quand on fait fonctionner le bouton 24 pour ouvrir la soupape 15 22 et qu'on fait arriver du produit fluide sous pression par la tige 26 jusqu'à la chambre 32, le produit passe à l'intérieur du passage d'arrivée 56 et de là pénètre dans une zone annulaire extérieure initiale 60 du passage de sortie 28 entourant le renflement 44- Toutefois, le fluide est empêché initialement de passer 20 par les passages d'arrivée 48 du renflement 44 pour atteindre la chambre de tourbillonnement 58 par le joint formé par la ligne de contact entre la partie de diaphragme 40 de l'élément rapporté et 1'épaulement 50. Ainsi, la pression du fluide introduit ne s'exerce d'abord sur la surface inférieure (convexe) du diaphragme 25 dans la zone 60 que pour amener le diaphragme 40 à fléchir vers l'extérieur, comme on le voit sur la figure 4. A mesure que ceci se produit, le contact d'étanchéité de 1'épaulement 50 et du diaphragme 40 cesse, et le fluide est alors libre de passer vers l'intérieur à travers les canaux d'arrivée 48 jusqu'à la chambre 30 de tourbillonnement 58 et de sortir par l'orifice 38. A ce moment, la totalité de la surface convexe du diaphragme, et pas seulement la zone 60, est soumise à la pression du fluide, de sorte qu'une pression inférieure est nécessaire pour le maintenir en position d'ouverture, du fait de l'augmentation sensible de la zone efficace 35 du diaphragme amenée ainsi à fonctionner. Quand on relâche le bouton de commande pour ramener la soupape 22 dans sa position de fermeture, en interrompant de cette façon la continuation de l'arrivée de produit sous pression dans la chambre 32, le dia 69 00386 8 2003682 phragme 40 revient sous sa poussée à sa position originelle (figure 2) pour établir de nouveau le joint entre le diaphragme et 1'épaulement 50. Dans certains buts, il peut être avantageux de faire varier 5 la profondeur d'introduction de l'élément rapporté 36 dans le passage de sortie 28 pour augmenter ou diminuer la charge préalable ou poussée du diaphragme souple 40 contre 1'épaulement 50. En faisant ainsi, on peut charger le diaphragme au préalable jusqu'à une position dans laquelle il est tout prêt de basculer ou de 10 se déplacer brusquement au-delà de sa position centrale, de façon à ce qu'une pression initiale de fluide minimale soit nécessaire pour le faire fonctionner sur le reste du parcours. le modèle modifié de bouton de pulvérisation représenté sur les figures 6 et 7 est pour beaucouple mène que celui déjà re-15 présenté, et ne sera pas décrit ici plus en détail, sauf pour en marquer les différences. De telles différences se rapportent à la mise en oeuvre d'ion moyen mécanique servant à nettoyer l'orifice de décharge et à un agencement modifié de l'arrivée tourbillonnante, le bouton 124 de la figure 6 comporte une cheville ou broche 20 centrale 154 étendue vers l'avant (vers l'extérieur), se terminant en une pointe ou en une face d'extrémité conique 160. Dans la situation normale du bouton, dans laquelle il n'y a pas de distribution, cette pointe pénètre partiellement dans l'orifice de décharge 138. Bien qu'on puisse réaliser un joint étanche au fluide de cette ia-25 nière à l'endroit où se trouve cette pointe, le but principal de la broche faisant saillie à l'intérieur de l'orifice est d'aider à déloger mécaniquement toute incrustation, ou tout autre élément d'obstruction de l'orifice qui peut être présent, au moyen du déplacement relatif du diaphragme et de la broche se pro-30 duisant au cours des cycles de distribution successifs. Sur la figure 7» on a représenté une configuration légèrement différente servant à former le tourbillonnement. Dans ce cas, le poteau central 144 de l'élément rapporté 136 à orifice est coupé par une unique paire de fentes ou entailles tangentielles 148 diamétra-35 lement opposées, qui forment une communication latérale entre la chambre de tourbillonnement 158 et la Source d'alimentation en fluide une fois que le joint d'étanchéité du diaphragme a été supprimé. 00386 9 2003682 Ce qui précède représente plusieurs variantes de l'invention incorporant l'idée générale consistant à mettre en oeuvre un moyen servant à réaliser un joint étanche au fluide près de l'orifice de décharge, nais espacé périphériquement de celui-ci , pour tirer avan-5 tage des différentes zones du diaphragme accessibles à la pression de fluide dans les positions de fermeture et d'ouverture de ce diaphragme, de façon à former un joint perfectionné qui s'établit automatiquement dans la situation de non-distribution de l'emballage de distribution, mais qui est supprimé par la flexion d'un disque élas-10 tique ou diaphragme par rapport à un épaulement annulaire entourant l'orifice de décharge au moment de l'admission de fluide sous pression jusqu'au bouton de décharge. Bien que l'agencement de l'ajutage actuellement préféré incorpore un moyen servant à nettoyer mécaniquement l'orifice de décharge 15 de façon automatique après chaque cycle de distribution, un tel moyen n'est pas indispensable à l'invention sous son aspect le plus large tel qu'il est donné à titre d'exemple par les figures 1-5. De façon semblable, la mise en oeuvre d'un dispositif de dispersion ou chambre de tourbillonnement derrière l'orifice pour réaliser un 20 type de dispersion à fin brouillard n'est pas indispensable aux concepts de base de l'invention, et on peut la supprimer dans le cas où d'autres formes de décharge de liquide sont avantageuses. On voit également qu'on peut incorporer des variantes des autres détails de construction sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, on 2 5 peut réaliser la fixation de la plaque à orifice dans le corps de l'élément de commande au moyen d'une bague à ressort, ou en moulant un bourrelet à l'intérieur du corps et en enclenchant brusquement la plaque à orifice au-dessous de ce bourrelet. On peut naturellement appliquer également un scellement direct à la chaleur 30 dans les cas où les matières utilisées le permettent. Au lieu d'une plaque à orifice indépendante, on peut lui substituer une plaque formée d'une seule pièce dans le corps du bouton. Dans ce dernier cas, la butée contre laquelle vient reposer le diaphragme serait alors réalisée sous la forme d'un élément indépendant et serait 35 introduite dans le bouton de l'arrière du diaphragme, en appliquant un moyen quelconque servant à le fixer, semblable à ceux décrits pour la plaque à orifice. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée ci-dessus qu'à titre explicatif mais nullement limitatif, 40 et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 00386 - 10 - 2003682 BEVEIIDIOATIOIIS 1 - Un "bouton de commande de pulvérisation destiné à un distributeur appliquant une pression pour décharger un produit fluide, ce bouton comprenant en combinaison : 5 ur. corps comportant un alvéole servant à recevoir in térieurement et de façon étanche au fluide un élément de conduit qui sert à faire arriver le produit fluide sous pression jusqu'à ce corps, une sortie formée dans ce corps et ur_ passage d'alimentation formé dans celui-ci et procurant une communicatror entre 10 cette sortie et l'alvéole; ■ une plaque comportant un orifice placée dans cette sortie formée dans le corps, et la fermant, cette plaque comportant un orifice de décharge qui la traverse et qui est placé d'une façon générale au centre de cette sortie, et une partie annulaire 15 d'un diaphragme souple entourant cet orifice, un dispositif de butée formé dans le bouton de commande et formant un épaulement annulaire dans la sortie du corps et placé de façon à venir en contact avec la partie annulaire de diaphragme souple de la plaque à orifice en l'absence de fluide sous 20 pression dans la sortie pour former un joint d'étanchéité annulaire autour de l'orifice, la partie de diaphragme et 1'épaulement réalisant le contact d'étanchéité près dudit orifice, mais radialement espacé de celui-ci pour former des zones extérieure et intérieure de cette partie de diaphragme soumises à la pression de fluide s'exer-25 çant dans la. .chambre, la zone intérieure constituant une partie importante de l'étendue totale.du diaphragme de façon à réduire à un minimum la pression de fluide nécessaire pour maintenir ce diaphragme en position de non-fermeture après qu'il a été amené initialement dans cette position par la pression n'agissant que sur la zo-30 ne extérieure. 2 - Un bouton de commande de pulvérisation tel que défini dans la revendication 1, dans lequel la partie du diaphragme souple est convexe-concave, sa face convexe formant le contact d'étanchéité avec cet épaulement dans la sortie du corps dans la situa- 35 tion du bouton dans laquelle il n'y a pas de distribution. 3 - Un élément de commande' de pulvérisation tel que défini dans la revendication 2, dans lequel la partie de diaphragme comporte sur ss/surface convexe un renflement creux entourant 69 00386 n 2003682 l'orifice de décharge et formant une chambre de tourbillonnement en amont de celui-ci, ce renflement présentant au moins une fente formée dans sa paroi et coupant tangentiellement cette chambre de tourbillonnement. 5 4 - Un bouton de commande de pulvérisation tel que dé fini dans la revendication 2, dans lequel la plaque à orifice est fixée dans la sortie du corps de façon à communiquer une charge préalable supplémentaire pour faire venir 1'épaulement en contact avec le diaphragme. 10 5 - Un bouton de commande de pulvérisation tel que dé fini dans la revendication 4, dans lequel la plaque à orifice est placée dans la sortie.du corps pour imposer sur le diaphragme une charge préalable très proche de celle nécessaire pour le déplacer brusquement au-delà de sa position centrale. 15 6 - Un bouton de commande de pulvérisation tel que dé fini dans la revendication 1, dans lequel le corps de bouton comporte une cheville faisant saillie extérieurement dans la sortie de corps axialement par rapport à l'orifice de décharge, la cheville présentant une hauteur juste suffisante pour faire dépasser 20 son extrémité à l'intérieur de cet orifice de décharge du diaphragme dans la position de ce dernier dans laquelle il n'y a pas de distribution. 7 - Un bouton de commande de pulvérisation tel que dé- " fini dans la revendication 6, dans lequel la partie de diaphragme 25 comporte sur sa surface convexe un renflement creux entourant l'orifice de décharge et formant une chambre de tourbillonnement en amont de celui-ci, ce renflement comportant au moins une fente formée dans sa paroi et coupant la chambre de tourbillonnement tangentiellement, la cheville étant emboîtée de façon lâche dans ce ren-30 flement creux.