Brevet FR2331698A1 — publié le 19770610

La présente invention concerne une pompe a membrane utilisable comme pompe doseuse pour milieux liquides a pâteux. On connaît déjà des pompes à membrane du type précité, qui sont fondées sur un mode de construction coûteux, destinées en particulier à 1 t usage domestique et avec lesquelles il n'est pas nécessaire de disposer d'une exactitude et d'une précision extrêmement élevées. On connaît ainsi des pompes doseuses qui sont destinées à prélever du savon liquide ou de la pâte dentifrice, agencées en pompes à piston, pouvant soit contenir un réservoir monté à demeure pour le remplissage consécutif soit pouvant être prévus pour y introduire un réservoir contenant le milieu à prélever. Indépendamment des couts élevés entraînés par les pompes doseuses connues, celles-ci présentent un problème notable du fait quelles sont susceptibles d'être contaminées, en particulier par des résidus de séchage. Le but de l'invention consiste à réaliser une pompe à membrane qui puisse être agencée d'une manière extrêmement simple et néanmoins fiable. En particulier, ladite pompe doit pouvoir être rigidement fixee au réservoir ou récipient, de telle sorte qu'elle puisse également se prêter à être jetée avec le réservoir vidé. 'l'objectif précité est atteint, selon l'invention, par le fait que l'on prévoit comme membrane de pompe, un élément à soufflet qui est agencé comme constituant dune soupape d'aspiration et/ou soupape de refoulement dans sa zone de fixation sur une paroi du récipient. Par cette caractéristique, on peut réaliser une pompe extremement simple et peu coûteuse qui peut être, entre autres, directement appliquée à des réservoirs ou récipients perdus, en pouvant également, par exemple, faire partie intégrante de ceuxci et être jetée en même temps que lesdits récipients. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée suivante de quelques unes de ses formes de réalisation, données à titre d'exemple, nullement exclusif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 représente une vue en coupe d'une première forme de réalisation la figure 2 représente une vue en coupe d'une seconde forme de réalisatiqn, présentant un canal d'admission séparé ;; la figure 3 représente une vue en coupe d'une troisième forme de réalisaXtion, dans laquelle la pompe est intégrée au réscrvoir la figure 4 représente une vue de dessus dlun emballage "aérosol", vu en coupe, dans lequel est introduit une pompe à membrane la figure 5 représente une vue en coupe, selon la ligne II-II de la figure 4, dans son état consécutif à l'aspiration la figure 6 représente une vue en coupe axiale d'une autre forme de réalisation d'un montage analogue à celui de la figure 5 ; et la figure 7 représente une variante d'une soupape de retenue montrée en coupe suivant une représentation analogue à celle de la figure 6. En se référant à la figure 1, on peut voir que la pompe doseuse est constituée par un soufflet 1, qui est agencé -suivant une forme sensiblement hémisphérique et qui se prolonge par un appendice 2 destiné à être engagé dans une paroi 3 d'un récipient agencé en orifice de prélèvement. A l'extérieur, le soufflet présente une nervure 4 par laquelle ledit soufflet vient buter contre le bord de la paroi 3 du récipient. Le soufflet 1 est fait en un matériau élastique qui présente une certaine force élastique pour que le soufflet puisse conserver sa forme prévue. Comme matériau servant à la réalisation dudit soufflet, on peut utiliser convenablement, par exemple une matière plastique souple. Dans le soufflet, se trouve introduit un corps 5, de forme cylindrique, constitué par un matériau non élastique, qui presse le soufflet 1 contre la paroi 3 du récipient. Le corps 5 contient, dans l'exemple considéré, une soupape d'aspiration, agencée en soupape de retenue. Ledit corps est muni à cet effet d'un canal 6 qui peut être obturé par une bille 7= La soupape de retenue est agencée de telle sorte que le milieu liquide ou pâteux puisse s'écouler exclusivement à partir du récipient en direction de l'enceinte inférieure du soufflet 8, et non pas inversement. I1 est bien entendu que, dans le corps 5, on peut disposer un autre type quelconque de soupape d'aspiration, par exemple une soupape à bec ou une soupape à diaphragme. Dans la région du soufflet 1 recouverte de l'intérieur par le corps 5, est disposé un orifice de sortie 9. Dans l'exemple de réalisation considéré, ledit orifice se trouve dans la zone de la nervure 4. Dans la position normale ou de repos du soufflet, montré dans la figure 1, l'orifice de sortie 9 est étroitement fermé par la force de rappel du matériau constituant le soufflet. Slil se produit alors dans l'enceinte intérieure du soufflet 8, une surpression qui ne peut pas être résorbée par suite de la fermeture de la soupape de retenue 6, 7 à ce moment, le matériau constituant le soufflet se dilate dans la zone d'interface du soufflet par rapport la paroi 3 du récipient, de sorte qu'entre le corps 5 et le soufflet 1 il se forme un interstice qui laisse se dissiper la surpression à travers l'orifice de sortie 9. L'ouverture de l'orifice de sortie.peut être déterminée non seulement par la surpression formée dans l'enceinte intérieure du soufflet, mais également par la conformation dudit soufflet. La forme sphérique choisie comme exemple présente l'avantage.que lors de la compression du soufflet, celui-ci s'écarte élastiquement dans la zone latérale, c'est-à-dire dans la région de l'orifice de sortie 9 en se soulevant de la paroi du corps 5. Cette fonction peut encore être favorisée par le fait que la nervure 4 se trouve appliquée un peu plus bas que montré dans la figure 1 et que ladite nervure devient auto-renforcée, de sorte que le soufflet présente directement au-dessus de la nervure un domaine de flambage autour duquel le soufflet s'écarte de façon élastique latéralement sous l'effet d'une charge.L'orifice de sortie doit alors être disposé dans la zone latérale du soufflet au-dessus de la nervure 4. Par une détermination appropriée du matériau constituant le soufflet, de l'épaisseur de paroi, des dimensions géométriques du soufflet ainsi que des orifices dladmission et de sortie, on peut rendre la pompe optimale pour diverses applications désirés. Comme l'élément à soufflet repose de toute façon étroitement sur le corps 5 à l'état non chargé, le milieu se trouve en partie entièrement exprimé à travers l'orifice de sortie 9 et en partie comprimé en retour à l'intérieur de l'enceinte intérieure du soufflet 8. Par suite de la conformation précitée, dans laquelle le soufflet s'infléchit par ses parties latérales directement audessus de la nervure 4, le retour du milieu dans l'enceinte intérieure du soufflet peut être facilité dans une mesurc telle que même une goutte d'un milieu liquide qui se trouve encore a l'extérieur contre l'orifice de sortie 9, peut être de nouveau aspiré vers l'intérieur et se trouvait comprimé dans l'enceinte intérieure du soufflet 8. Cette caractéristique assure essentiel lement une protection à la pompe contre un collage qui serait dû au milieu à prélever. Le fonctionnement de la pompe décrite ci-dessus peut être aisément déduit des indications précitées. Si le canal 6 se trouve en communication avec le fond du récipient par l'inter- médiaire d'un tuyau d'amenée, ou lorsque la pompe doseuse est appliquée sur la tete du récipient, de sorte que le milieu liquide ou pâteux vienne directement en contact avec le canal 6, il suffit alors d'une première pression sur la paroi extérieure du soufflet 1 pour- pouvoir en chasser tout d'abord l'air présent par l'orifice de sortie 9, afin que, lors du rel chetent du soufflet, celui-ci puisse rebondir en libérant par suite la soupape de retenue 6, 7, si bien que le milieu s'écoule à travers le canal 6 dans 11 enceinte intérieure du soufflet. Une pression consécutive sur le soufflet 1 permet au milieu se trouvant dans l'enceinte intérieure du soufflet 8 de sortir par l'orifice de sortie 9. Chaque pression successive exercée sur le soufflet 1 conduit à expulser une quantité exactement identique à travers l'orifice de sortie 9. I1 est bien entendu que la pompe peut être agencée également sous forme d'une pompe séparée. Dans ce cas, la paroi 3 du récipient correspond au boîtier. Dans la figure 2 représentant un autre mode de réalisation, on peut voir une pompe séparée, dans laquelle la soupape de retenue, par l'intermédiaire de laquelle le milieu est aspiré dans la pompe, est formée par le soufflet 1 lui-même. La pompe est dans ce cas également constituée par un soufflet 1 sensiblement hémisphérique, qui est engagé dans une paroi 3 du récipient. Le corps 5 qui est réalisé, dans l'exemple considéré, dans le même matériau que celui de la paroi 3, comporte un canal d'admission 10, qui est disposé avec un espace intermédiaire 11 dans le domaine de bordure compris entre le soufflet 1 et le corps 5. L'espace intermédiaire 11 s'étend jusqu'en dessous du bord inférieur du soufflet 1. Dans cette zone, un orifice d'admission 12 se trouve recouvert par le soufflet, ledit soufflet formant à cet emplacement une soupape à diaphragme. Après la compression ct le relâchement du soufflet 1, la membrane à diaphragme s'ouvre par l'intermédiaire du canal d'admission 10 et de l'espace intermédiaire 11, si bien qu'un milieu à prélever pénètre en s'écoulant à travers l'orifice d'admission 12 dans l'espace intermédiaire et l'enceinte intérieure du soufflet 8.- Par un choix approprié du matériau et de l'épaisseur de paroi pour la réalisation du soufflet 1, celui-ci peut être réalisé avec la force élastique désirée pour pouvoir retourner après son relâchement dans la position indiquée sur la figure De préférence, on réalise la paroi dans la régionde la soupape à diaphragme contigüe à l'orifice d'admission 12 avec une épaisseur un peu plus faible pour que ladite soupape fonctionne d'une manière relativement aisée. Conformément au mode de réalisation représenté dans la figure 3, la pompe doseuse peut également faire directement partie intégrante de la paroi du récipient. Ainsi, par exemple, le soufflet 1 peut être réalisé conjointement avec la paroi 3 du récipient, à partir d'une matière plastique, par injection ou d'une autre façon La fonction de la paroi 3 selon les deux exemples de réalisation précités est prise en charge par un renforcement de matière à l'intérieur de la paroi, dans la région de fixation du soufflet. Avant le remplissage du tube par le milieu à prélever, on enfonce le corps 5 de l'intérieur. Un capuchon de fermeture 15 du tube sert S. la protection du soufflet 1 contre une manoeuvre fortuite. Pour pouvoir se servir du tube une première fois, il faut au préalable retirer le capuchon de fermeture.Ensuite, on n'a plus besoin d'appliquer ledit capuchon, car l'orifice de sortie est obturé d'une façon absolument étanche sous l'effet du soufflet. Un séchage du milieu contenu dans le tube s'en trouve, par suite, empêché. Dans les figures 4 et 5, on peut voir un soufflet 21 en un matériau ayant l'élasticité du caoutchouc, qui est agencé sous une forme hémisphérique et qui peut être comprimé comme un ballon. A partir de cette position comprimée, sous une force appropriée, ledit soufflet revient constamment dans sa position de départ montrée sur la figure. La partie inférieure du soufflet est constituée par une jupe 23 de forme cylindrique. A un emplacement de la zone interfaciale entre le soufflet 21 et la jupe 23, se trouve un corps de buse 25, qui est fait d'une seule pièce avec les éléments 21 et 23. Ce corps 25 est muni d'un alésage 27 dans son milieu. Le corps de buse 25 présente une surface interieure relativement étroite, dont le diamètre est très légèrement supérieur au diamètre de l'orifice d'admission respectif de l'alésage 27 de la buse. A l'intérieur du soufflet 21 et de la jupe du soufflet 23, se trouve disposée une garniture cylindrique 29 en gradin, présentant un gradin ou palier 30 qui laisse subsister entre le soufflet 21, la jupe du soufflet 23 et la garniture cylindrique 29, un passage annulaire 32 qui est fermé en un endroit, de la manière représentée, par le corps de buse 25. Cet ensemble est placé dans un corps de boite 34 qui est rempli par le milieu à comprimer, en particulier un liquide 38. Dans la garniture cylindrique à gradin 29, se trouve en outre un canal médian 36 muni d'une bille 37 qui sert, d'une manière connue, de soupape de retenue. I1 est naturellement possible de combiner également ce mode de réalisation du soufflet avec une autre soupape de retenue, telle que par exemple représentée dans la figure 6 ou 7. L'ensemble ainsi réalisé fonctionne de la manière suivante lorsqu'on comprime le soufflet 21, il se forme dans celui-ci une pression interne qui est transmise au liquide 38 et qui tend à déformer vers l'extérieur le soufflet, latéralement, à l'emplacement inter facial compris entre ledit soufflet et la jupe de sofflet 23, en particulier dans la région du gradin 30.Pour une pression interne prédéterminée, la tension propre de la membrane, constituant le soufflet 21 et la jupe de soufflet 23 se trouve surmontée et ladite membrane se trouve pressée radialement vers l'extérieur, si bien que le corps de buse 25 accompagne de même ce mouvement et que, par suite, l'alésage 27 de la buse se trouve libéré Le liquide 38 placé sous pression, quitte alors l'embou- chure de l'alésage 27 de la buse, en passant à travers ledit alésage 27 de la buse, en jets plus ou moins séparé s en fonction de la pression d'expulsion. Lorsqu'on relâche consécutivement la pression sur le soufflet 21, celui-ci revient à sa forme hémisphérique snus l'effet de sa propre tension. si bien que, par suite de l'accroissement de volume interne, il se produit une dépression qui a pour effet d'aspirer vers le haut le liquide à partir du corps de boîte 34, à travers la soupape de retenue ouverte par la bil3e 37, si bien qu'il en résulte la position représentée dans la figure 5. Par suite, par compression et relâchement du soufflet 21, on peut projeter le liquide 38 par saccades à partir de l'alésage 27 de la buse avec un mouvement continu de la pompe. Du fait que le liquide parvient dans le gradin 30 et qu'il est prévu un passage annulaire 32, le liquide 38, mis sous pression par suite de la compression du soufflet 21, se trouve agir sur une grande surface, le soutirage à partir du corps de buse 25 pouvant être obtenu des qu'une surpression relativement faible règne sur le liquide 38, contrairement à un mode de réalisation dans lequel au lieu d'un corps de buse 25 du type précité, il est prévu une bague complètement fermé. En outre, dans ce mode de réalisation à l'aide d'un corps de buse 25, on obtient une étanchéification nettement meilleure de l'alésage 27 de la buse, car a surface d'application du corps de buse 25 réalisant l'étanchéité est respectivement plus petite et se trouve exposée à la tension entiere exercée par le soufflet 21 et la jupe 23. I1 en résulte une pression de surface de fermeture relativement élevée sur le corps de buse 25. La figure 6 représente la façon dont on peut utiliser, au lieu d'une soupape de retenue hémisphérique courante, un dispositif plus simple et mieux approprié à l'application prévue. Dans ladite figure, on peut voir un soufflet 40 muni d'une jupe de soufflet 42 et un corps de buse 44, réalisé d' une seule pièce avec le soufflet et muni d'un alésage 45 de buse. On peut voir en outre une garniture médiane 47 présentant une bague extérieure 49. L'extrémité inférieure de la jupe de soufflet 42 est agencée en rebord d'étanchéité 51. Le dispositif entier est logé dans un corps de boite 53 qui n'a été, de même, représenté que partiellement. On peut voir également l'enceinte du liquide 55, ainsi qu'un canal d'admission 56 formé entre la bague extérieure 49 et le rebord d'étanchéité 51, suivi d'un espace annulaire cylindrique 58, qui s'étend, en se rétrécissant dans sa partie supérieure, jusqu'd l'enceinte du soufflet 40 (à l'exception de la surface d'application du corps de buse 44). Pour la pulvérisation, on comprlme le soufflet 40, dans le sens indiqué par la fièche, le liquide aspiré s'écoulant alors sous l'effet de la pression à travers l'alésage de ia buse 45, car celle-ci se trouve dérorIre radialement vers l'extérieur avec la partie de soufflet correspondante une fois que la tension propre du soufflet a été surmontée. La pression résultant de cette manoeuvre du soufflet se transmet à travers le canal 58 et pressc le rebord 51 de façon tanche contre la bague extérieure 49, comme montré dans la figure 6. Après le relâchement du soufflet 40, celui-ci revient à sa forme hémisphérique, en engendrant une certaine pression dans son espace intérieur, de sorte que le liquide s'écoule à partir de l'enceinte de liquide 56 en s'engageant à travers le canal d'admission 5b et parvient vers le haut à travers le canal 58, avec inversion du sens d'ecoulement dans le corps ae buse 44, le dispositif étant alors prêt pour la projection de liquide suivante. La figure 7 montre une forme de réalisation légèrement modifiee d'un élément de retenue de la garniture 62: qui présente de même une bague extérieure 63. La bague extérieure 63 présente un renflement annulaire 67, tandis que la jupe du soufflet 69 est agencée dans sa partie inférieure sous forme d'une bordure annulaire d'étanchéité, une coûture annulaire affaiblie 73 permettant un libre mouvement du bord annulaire d'étanchéité 71 à l'emplacement interfacial. Dans la position de repos, c' est-à-dire lorsque le dispositif est rempli de liquide, le bord annulaire d'étanchéité 71 peut être placé dans la position représentée, c'est-à-dire contre le renflement annulaire 67. Lors de la pulvérisation du liquide, cet emplacement se trouve alors étanchéifié de façon immédiate et sans reflux du liquide. Lors de l'aspiration, le bord annulaire d'étanchéité 71 se sépare du renflement annulaire 67 et libère la section transversale d'écoulement entre les deux éléments précités. Afin d'éviter que le bord annulaire 71 ne repose à cet effet sur la garniture 62 et pour empêcher, par suite, une pénétration du liquide, les bossages 65 sont uniformément répartis sur la surface latérale de la garniture 62. Il est naturellement essentiellement possible de prévoir l'emplacement non soumis à la pression du bord annulaire d'étanchéité 71 également dans une position médiane ou en position contigüe aux bossages 65, ce qui présente toutefois le désavantage que lors de la pulvérisation du liquide, il faut tout d'abord obtenir l'étanchéité entre le bord 71 et le renflement annulaire 67 ce qui entraîne le reflux d'une petite quantité de liquide. Par ailleurs on obtient une meilleure arrivée de liquide, car la force d'étanchéification exercée entre le bord annulaire 71 et le renflement annulaire 67 n'a pas besoin d'être surmonte préalablement à l'établissement de la dépression pour permettre l'arrivée de liquide. Les exemples de réalisation décrits ci-dessus montrent que le dispositif de l'invention peut etre agencé d'une façon simple, une réalisation en matière plastique étant particulièrement simple et peu coûteuse en assurant néanmoins une tres granoe sûreté de fonctionnement. On doit encore mentionner le fait que les différents modes de réalisation décrits ci-dessus peuvent etre combinés entre eux, par exemple de telle sorte qu'une pompe séparée puisse être montée d'une seule pièce suivant la figure 3. Enfin l'élément à soufflet 1 peut egalement prendre d'autres formes quelconques, par exemple une forme cylindrique. De plus, on peut encore raccorder à l'orifice de sortie des buses ou des tubes. Des dispositifs quelconques peuvent également être prévus en raccord avec le canal d'admission, comme par exemple de tuyaux. I1 est toutefois particulierement avantageux de recourir à l'utilisation d'une partie du soufflet pour réaliser au moins une soupape de retenue, qui prend en charge la fonction de la soupape d'aspiration et/ou de refoulement de la pompe à membrane. REVENDICATIONS 1. Pompe à membrane destinée à être utilisée comme pompe doseuse pour des milieux liquides à pâteux, caractérisée par le fait qu'elle comprend comme membrane un élément à soufflet qui est agencé dans sa zone de fixation à une paroi d'un récipient comme constituant d'une soupape d'aspiration et/ou.de refoulement. 2. Pompe à membrane selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'espace intérieur du soufflet est fermé par un corps non élastique disposé dans-la zone de fixation du soufflet sur la paroi du récipient et que, dans la zone du soufflet recouverte par ledit corps, se trouve disposé au moins un orifice de sortie. 3. Pompe à membrane selon la revendication 2, caractérisée par le fait que dans la zone de fixation du soufflet à la paroi du récipient, se trouve prévu un espace intermédiaire dans lequel peut se déplacer un bord de l'élément à soufflet, en tant que membrane de retenue empêchant l'ouverture d'un canal d'admission. 4. Pompe à membrane selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'élément à soufflet présente une zone de flambage qui est disposée dans la zone de chevauchement entre l'élément à soufflet et le corps non élastique. 5. Pompe à membrane selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'orifice de sortie est disposé entre la zone de flambage et espace intérieur du soufflet dans la zone de chevauchement entre l'élément à soufflet et le corps non élastique. 6. Pompe à membrane selon la revendication 2, caractérisée par le fait qu'à l'intérieur du corps non élastique est prévue une soupape de retenue agissant en tant que soupape d'aspiration. 7. Pompe à membrane selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément à soufflet présente dans la région de fixation à la paroi du récipient, une nervure dans laquelle est prévu au moins un orifice de sortie. 8. Pompe à membrane selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément à soufflet fait partie intégrante d'un récipient de telle sorte qu'au moins l'élément à soufflet est fait du même matériau que ledit récipient et puisse être réalisé dans ie même processus opératoire que le récipient. 9. Pompe à membrane selon la revendication 1, caractérisee par le fait que l'élément à soufflet est réalisé en matière plastique souple ou en caoutchouc. 10. Pompe à membrane selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la membrane est munie d'un corps de buse qui fait saillie à l'intérieur de ladite membrane et qui, à l'état d'étanchéité appuie d'une manière étanche contre l'un des corps disposé dans la membrane. 11. Pompe à membrane selon la revendication 10, caractrisée par le fait que la partie du corps de buse située à l'intérieur de la membrane est placée dans une enceinte creuse sollicitée de toute part par le liquide à l'exception de ltemplacement d'étanchéité, lorsque la buse est en position fermée, afin de produire une grande force d'ouverture pour une pression de surface d'étanchéité particulièrement élevée. 12. Pompe à membrane selon la revendication 10, caractérisée par le fait que le corps non élastique est notamment réalisé sous forme d'un corps en gradin, laissant subsister une enceinte annulaire dans la zone en section transversale du corps de buse. 13 Pompe à membrane selon la revendication 12, caractérisée par le fait que la région de la membrane autour du corps de buse est plus flexible que la région de la section transversale restante de la membrane. 14. Pompe à membrane selon la revendication 10, caractérisée par le fait que le corps intérieur de la membrane présente un appendice, notamment en forme de jupe,-qui se prolonge par une partie terminale de U, vue dans un plan méridien. 15. Pompe à membrane selon la revendication 10 ou 14, caractérisée par le fait que la membrane présente un appendice en forme de jupe dont l'extrémité est agencée sous forme d'un rebord d'étanchéification reposant de façonétanche contre une partie fixe, par exemple, une partie terminale en forme de U. 16. Pompe à membrane selon la revendication 15, caractérisée par le fait que la partie terminale en forme de U-présente sur la branche extérieure radiale un renflement annulaire sur lequel s'appuie le rebord d'étanchéification. 17. Pompe à membrane selon la revendication 15, caractérisée par le fait que la partie terminale en forme de U est prévue sur la branche intérieure radiale de bossages. 18. Pompe à membrane selon la revendication 15, caractérisée par le fait que l'appendice du soufflet en forme de jupe se prolonge par une partie annulaire de résistance affaiblie par le rebord annulaire et sert d'emplacement d'articulation dudit rebord.