Brevet FR2549739A1 — publié le 19850201

La présente invention concerne d'une façon générale les appareils portables autonomes pour l'application ou la distribution sous pression de systèmes de résines réactives et analogues. L'invention concerne plus particulièrement les dispositions mécaniques pour introduire des ma tières telles que des constituants actifs ou des substances d'activation dans un système chimique sous pression, à l'instant d'utilisation, et, selon un aspect particulier, la présente invention concerne un dispositif d'injection de catalyseur destiné à être utilisé avec les systèmes de résines synthétiques à alimentation sous pression. Dans le passé, les peintures, laques, adhésifs, mousses résineuses d'isolation et produits apparentés ont été spécialement formules pour une application par pulsé risation à l'aide de récipients sous pression, tenus à la main, de type "aérosols". Cependant, nombre de ces produits ont vu leurs propriétés diminuées par rapport à leurs propriétés optimales, du fait des exigences de la formulation particulière pour ce mode d'utilisation. D'autres produits n'ont pu se prêter à une telle reformulation.De plus, un souci particulier lors de la formulation deFroduits poly merisables, reactifs ou durcîssables pour application par aérosol est ltassurance d'une durée de vie de stockage ap propriée dans le récipient, et le désir d'obtenir une durée de vie de stockage acceptable sur le plan commercial a jusqu'à présent impliqué des approches telles que l'em- ploi de deux récipients separés pour les produits réactifs, en combinaison avec des valves individuelles et une tête de pulvérisation commune. Le brevet US-A-3 096 001, au nom de Boe et al., décrit une telle disposition.Une autre approche fait appel à une membrane de séparation à rupture sélective, telle qu'enseigné dans le brevet US-A-3 295 724, au nom de Brooks et al. Ces deux systèmes ont tendance à engendrer des variations inacceptables à partir des proportions stoechiométriques visées des divers constituants, et une imprévisibilité correspondante du résultat fourni par le produit obtenu. En outre, un problème de durée de vie de stockage critique existe avec les produits uréthannes pré-polymé- risés conditionnés sous forme d'aérosols, à cause de la tendance pour ces compositions à devenir progressivement visqueuses, pour finir par se solidifier lors d'un stockase prolongé, en particulier lorsqu'elles sont emballées avec des accélérateurs de durcis sage ou des agents réac- tifs de gonflement. La formulation de tels produits dans le but d'obtenir, à ltétat durci, la combinaison optimale de résistance, dureté et rigidité, a eu pour conséquence une durée de vie de stockage sévèrement abrégée. L'invention pallie les inconvénients de l'art antérieur en proposant une disposition mécanique comprenant des moyens pour introduire par voie hydraulique, à l'instant d'utilisation souhaité, une quantité choisie de fluide catalyseur, ou analogue, dans un applicateur aérosol plein, à l'encontre de la pression de refoulement normale du gaz propulseur sous pression. Grâce à l'invention, l'introduction d'une telle substance d'activation ou d'un constituant actif est retardée jusqu'à immédiatement avant l'utilisation réelle du récipient-distributeur. Ainsi, la partie principale du produit peut être formulée de façon à pré- senter une durée de vie de stockage prolongée, sans constater de détérioration sensible. Le dispositif d'injection selon l'invention propose également des moyens pour le stockage étanche et autonome d'un fluide catalyseur ou analogue. Ainsi, un but général de l'invention est de proposer un dispositif mécanique nouveau et perfectionné pour injecter une faible quantité dosée d'un constituant spécial dans un récipient-distributeur déjà rempli et sous pression. Ce but général, ainsi que d'autres buts et caracté ristiques de l'invention, apparattront plus clairement à la lecture de la description suivante d'une seule forme de réalisation non limitative de celle-ci, appliquée à un appareil autonome, distributeur d'une mousse de polyurethanne pré-polymérisée, en réference aux dessins anne xés, sur lesquels - la Fig. 1 est une vue latérale éclatée, partiellement en élevation et partiellement en coupe, représentant le dispositif d'injection construit selon la présente invention, et illustré associé à un récipient-distributeur d'une mousse de polyuréthanne préalablement rempli - la Fig. 2 est une vue latérale, partiellement en coupe, montrant les divers composants du dispositif d'injection de la figure 1, assemblés et montés ensemble pour injecter un constituant spécial dans le récipient-distributeur sous pression - la Fig. 3 est une vue partielle en perspective à plus grande échelle montrant des moyens de sécurite agissant entre l'organe d'accouplement et la clé du présent dispositif d'injection ; et - la Fig. 4 est une vue en coupe transversale selon la ligne 4-4 de la figure 2, montrant la coopération des fentes et de la dent de cliquet des moyens de sécurité, En se référant de façon détaillée aux dessins, en particulier à la figure 1, le dispositif d'injection, désigné dans son ensemble par la réference 20, est représenté agence pour introduire un constituant fluide, tel qutun catalyseur ou activateur liquide, par exemple, dans une masse de produit chimique réactif 22 précédemment introduite dans un récipient-distributeur en aérosol 24, le récipient 24 étant conçu pour supporter de façon sûre la 2 pression interne d'environ 3 à 7 kg/cm , conventionnellement utilisée pour maintenir un gaz propulseur ou analogue dans un état sensiblement liquéfie à température ambiante.Lorsque la masse de produit 22 comprend un pré- polymère ou un précurseur de polymère uréthanne, la pression suratmosphérique interne, destinée à tenir lieu à la fois de propulseur et d'agent de gonflement, est avantageusement fournie au moyen d'une charge de dichloro-difluo ro-méthane, et le constituant introduit en utilisant le dispositif d'injection 20 comprend un catalyseur liquide pour le système polymère. Le récipient 24 comprend d'une façon générale un corps métallique tubulaire 26, un fond concave 28 et un sommet 30 en forme de dome, équipé d'une valve de distribution 32, le fond 28 et le sommet 30 étant hermétiquement reliés aux extrémités opposées du corps 26, ou bien éti rés d'une pie ce avec celui-ci. A des fins de coopération avec le dispositif d'injection 20 lors de l'introduction du constituant ou modificateur spécial, le fond 28 du récipient-distributeur est perforé pour présenter une ouverture centrale 34 qui est elle-meme scellée par un joint élastique perçable ou par une rondelle élastomère 36 ayant la forme générale d'une bobine. Le dispositif d'injection 20 comprend un organe d'accouplement 40 médian, une seringue 42, une clé 44, un démultiplicateur d'effort 46 opérant-entre l'organe d'accouplement 40 et la clé 44 pour actionner la seringue. De façon avantageuse, l'organe d'accouplement 40 et la clé 44 sont fabriqués a' partir d'une matière plastique résineuse chimiquement relativement inerte, telle que le polypropylène, par un procédé de moulage par injection conventionnel. L'organe d'accouplement 40 comprend une paroi tubulaire extérieure de préhension 48 délimitant une cavité centrale 50, la caviste 50 étant conformée et dimensionnée de façon à recevoir de façon intime et coulissante la partie inférieure du corps du récipient distributeur, la rondelle 36 étant tournée vers l'intérieur de la cavité.L'ajustement précis du récipient-distributeur dans la cavité 50 tablait un axe de référence passant par le centre de la rondelle 36, à des fins décrites plus en détail ulté rieurement. L'organe d'accouplement 40 comprend également une butée tubulaire 52 agencée de façon à etre coaxiale avec la paroi tubulaire extérieure 48, et la butée 52 se termine à son extrémité libre par une lèvre 54 pouvant entrer en contact avec la surface extérieure du fond concave 28 du récipient entourant la rondelle 36 pour définir une, butée mécanique.A cet effet, la lèvre d'extrémité 54 est espacée axialement vers 1'intérieur à partir d'un rebord annulaire 56 de la paroi tubulaire extérieure 48, si on le souhaite, on peut couvrir la le4vre 54 d'une bague 58 en matériau pour joint, tenant lieu de joint et de butoir. Le matériau du joint 58 peut être un latex, un élastomère fondu à chaud ou une rondelle élastique prédécoupée. L'organe d'accouplement 40 comporte également un fond annulaire non perforé 60, situé entre la paroi extérieure 48 et la butée 52 ; un manchon de guidage cylindrique creux 62 est disposé coaxialement avec la paroi tubulaire 48 en s'étendant axialement au-delà du fond 60, dans la direction opposée à celle de la butée 52, pour le raccord télescopique avec la clé 44. Une tige tubulaire 64 s'étend à partir du fond 60, à l'intérieur du manchon de guidage 62, afin de recevoir des parties à la fois de la seringue 42 et du demultiplicateur d'effort 46. Le fond 60 et la tige 64 coopèrent pour définir une monture pour la seringue 42. En particulier, la seringue 42 comprend un canon tubulaire 66 venue de matière avec la tige 64, le canon 66 délimitant une chambre cylindrique intérieure 68 destinée à contenir une quantité dosée de constituant liquide, tel qu'un catalyseur La seringue 42 comprend également une aiguille creuse 70 fixée au canon tubulaire 66, en relation de communication avec la chambre 68 en particulier, par des moyens comprenant une douille 72, munie d'une collerette inférieure 74 s'éten dant radialement vers l'extérieur.Le canon 66 comprend une tige creuse conique 76 dirigée vers le haut à partir du fond 60, à l'intérieur de la butée tubulaire 52 ; et la douille 72 est creusée en forme de clone pour être mon tée par pression sur la tige 76, la collerette 74 s'appuyant sur le fond 60, comme le montre la figure 2. Un joint par solvant ou fusion assure avantageusement la fixation de la collerette sur le fond ; en outre, une petite masse 78, d'adhésif ou de colle, est utilisée pour fixer l'aiguille 70 à la douille 72. On notera que la tige 76 est située au centre de la butée 52, afin d'aligner l'aiguille 70 axialement avec l'axe central de la rondelle 36, pour une opération de perçage de celle-ci. Une capsule de sécurité, non reprôsentôe, peut être si on le souhaite prévue sur l'aiguille. La seringue 42 comprend en outre un piston 80 de forme générale cylindrique, monté mobile dans la chambre 68, et destiné à expulser du canon de la seringue le constituant spécial, via l'aiguille 70 et le joint 36, pour qu'il entre dans la masse de produit 22 située à l'inté- rieur du récipient-distributeur 24. De façon avantageuse, un joint d'étanchéité torique 82 est disposé dans une gorge annulaire prévue dans la paroi extérieure du corps cylindrique du piston 80, pour assurer le confinement étanche du constituant liquide. Une tige d'actionnement 84, d'un diamètre inférieur à celui du corps cylindrique du piston, s'retend à partir de ce corps à ltopposé d'une ex trémité supérieure conique 86.Afin de coopérer avec le piston 80 à bout conique pour assurer la décharge complète du constituant liquide de la seringue, la chambre 68 a une forme conique complémentaire, à son extrémité 88. Encore en référence à la figure 1, la clé 44 comprend une paroi tubulaire extérieure de préhension 90 fer mée par une plaque d'extrémité transversale 92, et presen- tant une surface intérieure cylindrique 94 sensiblement ininterrompue, la surface 94 recevant à coulissement et à rotation le manchon de guidage 62 lors de l'assemblage des organes 40 et 44, afin rassurer un fonctionnement sans à-coups du démultiplicateur d'effort 46. De plus, un doigt d'actionnement 96 s'élève à partir de la plaque d'extrémité 92 pour présenter un logement d'appui ouvert 98 à la tige d'actionnement 84 du piston mobile 80, pour une liaison & rotation avec celle-ci, comme le montrent les figures 2 et 4.Le doigt 96 se termine par une surface d'extrémité annulaire anti-frottement 100 coopérant avec un épaulement annulaire anti-frottement 102 entourant la tige 84 de piston pour faciliter la rotation relative entre la clé 44 et le piston 80 lorsque la clé est tournée pour faire avancer le piston dans la chambre 68 du canon 66 de la seringue. Selon une caractéristique de l'invention, le démul tiplicateur d'effort 46 agit entre la clô 44 et organe d'accouplement 40 pour faire avancer le doigt d"actionne- ment 96 et l'amener en contact fonctionnel avec le piston 80 de manière à expulser le contenu de la chambre 68 via l'aiguille, pour qu'il entre dans le récipient distributeur à l'encontre de la contre-pression qui y règne. Structurellement, le démultiplicateur d'efforts 46 comprend un taraudage intérieur 104 s'relevant hôlicoidalement vers le haut à partir de ltextcémité ouverte du canon tubulaire 66 de l'organe d'accouplement 40, et un filetage extérieur 106 stenroulant autour de la base cylindrique du doigt 96. Les filets 104 et 106--sont choisis de façon à avoir un pas, une hauteur de filet et d'autres caractéristiques corresponants, de façon à ce qutils puissent être vissés ensemble, afin que la clé 44, en tournant, agisse pour rapprocher cet organe et l'organe d'accouplement 40. Selon une autre caractéristique de l'invention, des moyens de sécurité sont disposés de façon à agir entre la clé 44 et l'organe d'accouplement 40, pour s'opposer à tout mouvement en sens inverse indésirable de la clé par rapport I organe dtaccouplement et fournir une indication visuelle d'un tel mouvement ; à cet effet le manchon de guidage 62 est muni d'un nombre approprié de fentes longitudinales 108, espacées de façon équidistante. De manière correspondante, la paroi tubulaire 90 de la clé est munie d'une ou plusieurs dents d'encliquetage 110 tournée vers l'intérieur, comme le montrent bien les figures 3 et 4. Lors de l'avance des filets 104 et 106 en cpopération mutuelle, la dent 110 franchit aisément les fentes 108. Une tentative de tourner la clé 44 dans le sens de rot au tion inverse par rapport à l'organe d'accouplement 40 provoque l'engagement de la dent 110 dans l'une des fentes 108, comme le montre la figure 4, empêchant toute rotation inverse ultérieure. En conséquence, la surpression régnant dans le récipient-distributeur 24, meme si elle se manifeste accidentellement via l'aiguille 70, dans la chambre du canon 66 de la seringue, est incapable de provoquer le refoulement du constituant spécial une fois que l'organe d'accouplement et la cle ont été initialement engagés l'un avec l'autre. L'application d'une force inverse excessive peut briser ou arracher la dent 110 ; l'absence de cette partie fournit ainsi une indication visuelle de l'endommagement ou de 1' altération du dispositif d'injection, signalant un défaut de fonctionnement potentiel. Pour faciliter le vissage de la clé 44 dans l'organe d'accouplement 40, pour obtenir une démultiplication d'effort, un moletage 112 est prévu sur la surface extérieure de la paroi d'accouplement 48, un moletage correspondant 114 est prévu sur la surface extérieure de la paroi 90 de la clé, comme le montre la figure 3. Ainsi, l'organe d'accouplement 40 peut être facilement saisi d'une main, et la clé 44 de l'autre main, afin de tourner-les parties l'une par rapport à l'autre et actionner la serin gue 42. Les moletages 112 et 114 peuvent prendre la forme de hachures croisées, de nervures longitudinales ou de tout autre moletage favorisant la prise. Pour une compréhension plus complète de l'inven- tion, il est avantageux de décrire maintenant le fonctionnement selon lequel les parties constitutives coopèrent0 En vue de préparer ltéquipement à la distribution d'un mélange de mousse de polyuréthanne en début de réaction, le récipient-distributeur 24 est par avance rempli d'un système pré-polymère ou précurseur de polyuréthanne choisi, ainsi que d'un propulseur approprié. En outre, l'injecteur 20 du constituant a sa chambre 68 de sering-ue chargée d'une quantité précisément dosée d'un catalyseur liquide choisi, destiné à l'activation chimique du système polyuréthanne.Comme on l'observera, l'aiguille 70 de la seringue est fixée en place dans la butée 52 par des moyens incluant la douille 72, et le piston 50 est installé dans le canon de la seringue, les gaz situés au devant du piston étant expulsés. L'injecteur 20 est également préparé pour être utilisé en tournant le montant fileté 96 dans le canon taraudé 66, jusqu'à ce que la tige 84 du piston coulisse dans le logement d'appui 98, les surfaces anti-frottements 100 et 102 étant légèrement en contact. Pour entratner l'aiguille 70 à travers le joint 36, l'opérateur prend le récipient-distributeur 24 d'une main et le dispositif d'injection 20 une fois assemblé dans l'autre, engageant à force les parties respectives, les efforts de poussée étant dirigés contre la plaque d'extrémité 92 et le long de l'axe de référence défini par le joint 36, 1' aiguille 70, la butée 52 et le canon 66 de la seringue. Les efforts dûs à la pression interne du récipient-distributeur 24 transmise par l'aiguille creuse, ne peuvent provoquer un refoulement, du fait de l'avantage mécanique fourni par le démultiplicateur d'effort 46. Après que la butée 52 se soit appuyée contre la surface du fond 28 du récipient, la clé 44 est tournée à la main relativement à ltorganer d'accouplement 40, pour faire progresser les filets 104 et 106 en engagement mutuel, les moletages extérieurs 112 et 114 facilitant cette action de rotation. De plus, la dent 110 passe sur les fentes d'encliquetage 108, empêchant par la suite toute séparation des filets par retour en arrière. Cette rotation est prolongée jusqu'à ce que l'opé- rateur sente la résistance du bout conique 86 du piston en butée sur l'extrémité conique 88 de la chambre de la seringue, ce qui signale la décharge complète du catalyseur liquide dans le récipient-applicateur 24, les parties étant représentées sur la figure 2 dans cette configuration d'appui total. Après que le catalyseur ait été injecté, le dispositif 20 est dégagé par traction du récipient-distributeur 24 pour retirer l'aiguille 70 du joint 36, le matériau du joint se refermant élastiquement sur lui-même pour obturer la perforation provoquée par l'aiguille Le récipient-distributeur 24 est ensuite agité à la main pour mélanger le constituant catalyseur dans la masse 22 du produit, l'uréthanne étant alors pret à être utilisé sous forme de mousse. Lorsque la distribution est terminée, le dispositif d'injection 20 et le récipient-distributeur 24 peuvent être jetés. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'injection d'un constituant dans un récipient préalablement rempli d'un produit, et dans lequel règne une pression interne supérieure à la pression atmosphérique, caractérisé en ce qu'il comprend : un organe d'accouplement (40) délimitant une cavité (50) pour recevoir intimement une partie (28) du corps (26) du réci pien,t (24), afin d'établir un alignement avec celui-ci, ledit organe d'accouplement comprenant en outre des moyens de montage (60, 64) agencés pour positionner une seringue (42) par rapport à une partie perçable (36) du corps du récipient ; une seringue (42) comprenant un corps (66) de seringue monté sur lesdits moyens de montage et délimitant une chambre intérieure (68) destinee à renfermer une quantité dosée d'un constituant fluide, la seringue comprenant en outre une aiguille creuse (70) fixée au corps de la seringue en communication avec la chambre à constituant une clé (44) pouvant entre assemblée sur l'organe d'accou- plement et comprenant des moyens d'actionnement (96) agencés pour coopérer de façon sélective avec la seringue (42) pour réduire le volume intérieur de la chambre (68) à constituant ; et des moyens (46) de démultiplication d'effort agissant entre l'organe d'accouplement (40) et la clé (X4) pour pousser les moyens d'actionnement (96) et expulser le contenu de la chambre à constituant via lssaiguille, et l'introduire dans le récipient (24) du produit à lsencon- tre de sa contre-pression interne. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (46) de démultiplication d'ef- fort comprennent des moyens à filetage interne (104) disposés sur l'un des organes constitués de l'organe d'accouplement (40) et de la clé (44), et des moyens à filetage externe (106) pouvant s'engager progressivement dans lesdits moyens taraudés, et disposés sur 11 autre des organes constitués de l'organe d'accouplement et de la clé. -3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce- que la seringue (42) comprend en outre un canon tubulaire (66) monté sur lesdits moyens de montage (60, 64) > le dispositif comprenant en outre un piston (80) mobile dans le canon et un organe d'étanchéité torique élastique (82) agissant entre le piston et la paroi intérieure adjacente de ladite chambre à constituant. 4 4 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de sécurité à encliquetage (108, 110), agissant entre l'organe d'accouplement (40) et la clé (44), destinés à résister à un mouvement arrière indésirable de la clé par rapport à l'organe d'accouplement et à fournir une indication sur un tel mouvement. 5 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de butée tubulaires (52) disposés sur l'organe d'accouplement et axialement alignés avec, et entourant l'aiguille (70) pour former une protection, les moyens de butée comprenant une lèvre d'extrémité (54) pouvant coopérer avec une région choisie du corps (28) du récipient entourant la partie perçable (36) pour définir une butée mécanique. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de butée tubulaires comprennent en outre, sur la lèvre d'extrémité (54), un joint d'étanchéité (58). 7 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens adhésifs (78) pour fixer l'aiguille (70) sur le canon (66). 8 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la chambre (68) comprend une partie conique (88) adjacente à l'aiguille (70), le piston (80) comportant un bout conique (86) correspondant. 9 - Dispositif selon la revendication 3, caractéri sé en ce que le piston (80) comprend une tige arrière (84), les moyens d'actionnement comprenant un logement (98) conformé de façon complémentaire, destiné à recevoir la tige à rotation. 10 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que 11 organe d'accouplement (40) et la clé (44) comportent des surfaces extérieures moletées (112, 114) destinées à faciliter la rotation à la main desdits organes 5'un par rapport à l'autre lors de l'injection du constituant dans le récipient à produit. 11 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'accouplement (40) et la clé (44) comportent des parois cylindriques respectives (62, 94) agencées pour être assemblées de manière télescopique, coulissante et rotative, pour conserver l'alignement axial desdits organes (40, 44).