Brevet FR2632358A1 — publié le 19891208

La presente invention concerne un perfectionnement de pompes-doseuses à précompression qui permet d'en améliorer l'amorçage. Parmi les valves de distribution qui sont couramment placées sur des récipients contenant des liquides ou des pâtes, les pompesdoseuses à précompression présentent de nombreux intérêts. Tout d'abord l'émission du produit fluide résulte essentiellement d'un actionnement manuel. Cela écarte le recours à un gaz propulseur; comme le fréon qui est incriminé en tant qu'agent de pollution de I'atmosphère, ou bien comme l'azote qui occupe un volume mort du. récipient Ce dernier n'a pas besoin non plus d'être particulièrement renforcé pour contenir un produit sous forte pression. La fonction de doseur est par ailleurs très utile dans l'industrie des cosmétiques ou de la pharmacie où Ta quantité de produit délivré à chaque actionnement de la pompe doit être suffisamment précise.La. précompression du volume de produit à expulser rend également l'utilisation de ce type de valve particulièrement propre en évitant toute fuite intempestive ou simplement ne fusant pas avec la vigueur souhaitée Cette disposition conduit enfin à une bonne isolation du contenu du récipient par rapport a l'air ambiant ce qui évite le colmatage de la valve de distribution par du produit séché ou oxydé. Il semble bien que les premières pompes-doseuses à précompression soient dues à la société Rudolph Albert (cf. brevet français 1 486 392 déposé en 1966). Elles ont ensuite fait l'objet d'améliorations régullères sans que le principe de base en soit pour autant modifié. Afin de 1'illustrer, trois figures sont jointes à cette description qui présentent la coupe verticale d'une forme de réalisation de ces pompes de l'art antérieur. Elles reprennent en fait une configuration beaucoup plus récente. Cette dernière, divulguée à peu de choses près dans le brevet français 2 305 241 de la société S.T.E.P. en 1975, assure le fonctionnement de la pompe quelle que soit l'orientation de la valve par rapport à la verticale. D'après les figures 1 à 3 qui montrent la pompe à différents moments de son utilisation, il apparaît qu'elle se compose de six pièces cylindriques d'axe commun dont trois sont fixes et trois autres sont mobiles. Parmi les premières, une collerette 1 peut être sertie sur le récipient qui content la réserve de produit à émettre et qui n'est pas représenté. L'embout 2 prend dès lors appui sur le col du récipient, de préférence par l'intermédiaire d'un joint 7 d'étanchéité. Et l'enveloppe 3 qui renferme les pièces mobiles de la pompe, se trouve alors maintenue à l'intérieur du récipient. Suivant les cas, l'enveloppe 3 se prolonge par un tube plongeur (également non représenté) qui permet d'aspirer du produit même lorsque la réserve est en cours d'épulsement. Afin de provoquer l'émission d'une dose de produit, il est nécessaire de repousser manuellement la tige 5 de soupape à l'intérieur de l'enveloppe 3. Le produit est alors expulsé par le canal intérieur 51 de cette tige. En effet, l'enfoncement de la tige 5 entraîne la descente du piston 4 qui reste appuyé sur elle au niveau du siège de clapet 52 grâce au ressort 6 (cf. la position initiale de la pompe sur la figure 1). La jupe 41 présentée par ce piston 4 s'engage alors sur le cylindre interne 31 solidaire de l'enveloppe 3. Dès cet instant, la relative élasticité de la jupe 41 assure l'étanchéité de la liaison jupe 41-cylindre interne 31. A supposer que la chambre 34 de pompe ainsi isolée soit initialement remplie de produit, celui-ci voit bientôt sa pression s'accroître considérablement par suite de la diminution forcée du volume de la chambre 34.Lorsque cette pression est suffisante, le produit qui baigne également le petit espace ménagé entre la base 53 de la tige 5 de soupape et un epaulement 43 présenté par le piston 4, parvient à exercer une force verticale capable de s'opposer à celle du ressort 6. La tête 42 présentée par le piston 4 se retire alors du siège de clapet 52 et offre un passage vers l'extérieur au produit sous pression. Les diverses pièces sont alors dans la configuration de la figure 3. Dès que la pression du produit dans la chambre 34 de pompe est retombée, le ressort 6 assure la fermeture du clapet 52 en plaquant à nouveau la tête 42 du piston 4 contre la tige 5 de soupape En relâchant par ailleurs l'effort manuel, le ressort 6 assure la remontée des pièces mobiles. La chambre 34 de pompe voit son volume augmenter de nouveau. Il s'y crée donc une dépression (c'est-à-dire des pressions négatives par rapport à la pression du produit dans le récipient). Dès que la jupe 41 du piston n'est plus en contact avec le cylindre interne 31, cela provoque l'aspiration du produit depuis le, récipient jusque dans la chambre 34, Le produit qu'elle contient désormais, n'est autre que la prochaine dose qui sera émise lors d'un actionnement ultérieur dela pompe. Toutefois, ce mode de fonctionnement reste tributaire d'un remplissage initial satisfaisant de la chambre 34 de pompe. Et, à vrai dire, l'amorçage est le point faible des pompes-doseuses à précompression. Car, si la chambre 34 de pompe contient de l'air, la réduction de sa taille ne suffit pas a mettre convenablement en pression ce gaz beaucoup plus compressible.que les produits liquides ou pâteux distribués d'ordinaire. Le volume d'air n'est donc pas expulsé de la chambre 34 de pompe, le clapet 52 restant fermé. Lors de la remontée de la tige 5 de soupape, il ne s'y forme donc pas de dépression et aucune aspiration notable n'entraîne le produit dans la chambre. Ce problème de l'amorçage a été reconnu très tôt. Et, déjà en 1971, la société S.T.E.P. proposait dans le brevet français 2 133 259 un remède. Dans le principe, il s'agissait de permettre l'évacuation de l'air comprimé hors de la chambre de pompe afin de favoriser l'établissement de pressions négatives au cours de son augmentation de volume ultérieure. Cependant, cette Idée n'a jusqu'ici été mise en oeuvre que dans le cadre d'un refoulement de l'air comprimé à l'intérieur du récipient. Pour la pompe représentée sur les figures 1 à 3, cela est avantageusement réalisé grâce à un gaudron 32 placé à la base du cylindre interne 31 du côté de la chambre 34. Lorsque cette dernière est remplie d'air, 11 est en effet possible d'enfoncer complètement le piston 4 (c'est-à-dire jusqu'à ce qu'il vienne en butée sur le cylindre intérieur 31 au niveau de ses épaulements 44). Comme cela est représenté sur la figure 2, le gaudron 32 provoque alors le soulèvement local de la jupe 41 si bien que l'air peut s'échapper vers l'intérieur de l'enveloppe 3 qui communique avec le récipient. Il est à noter que ce soulèvement ne se produit plus après amorçage, la hauteur du gaudron étant choisie pour que l'émission du produit alt lieu avant l'enfoncement du piston 4 jusqu'à son niveau. Cette méthode d'amorçage convient particulièrement aux produits liquides qui ne cralgnent pas le contact de l'air. Mals pour des produits pâteux le refoulement de l'air dans le récipient aboutit seulement à la formation d'une bulle qui généralement adhère à l'enveloppe 3 de la pompe. Ainsi, lorsque la tige 5 de soupape remonte, l'air de la bulle est de préférence à nouveau aspiré dans la chambre 34 de pompe qui donc ne s'amorce pour ainsi dire jamais. Quant aux produits qui ne doivent pas rester en présence d'air, il est clair qu'un refoulement à l'intérieur du récipient est contre-indiqué. C'est ainsi que la présente invention a pour but d'aménager les pompes-doseuses à précompression de l'art antérieur en vue d'en améliorer l'amorçage sans introduire l'air initialement contenu dans la chambre de pompe à l'intérieur du récipient. De façon plus précise elle concerne un perfectionnement améliorant l'amorçage d'une pompe-doseuse à pr.écompression, ladite pompe comportant entre autres un piston et une enveloppe déterrninant ensemble une chambre de pompe, une tige de soupape percée d'un canal de sortie ainsi qu'un ressort de rappel, caractérisé en ce qu'une pièce cylindrique et des moyens élastiques sont en outre prévus afin de constituer, en coopération avec un ou deux éléments du groupe formé par ladite tige de soupape et ledit piston, un clapet de sortie, ledit clapet permettant, lorsqu'un effort est exercé sur ladite tige > le passage du contenu de la chambre de pompe que ce contenu soit gazeux ou non.La présente invention est en outre remarquable en ce que, dans le cas où le contenu de la chambre de pompe est gazeux, ledit clapet de sortie s'ouvre lorsque ledit piston est repoussé jusqu'à entrer en butée contre ladite enveloppe. Autrement dit, le problème de l'amorçage des pompesdoseuses à précompression est résolu par l'évacuation de l'air contenu initialement dans la chambre de pompe vers l'extérieur du récipient. La présente invention va à présent être décrite à l'aide de dessins qui Illustrent trois variantes particulières de ses formes de réalisation. Celles-ci sont données à titre- d'exemple et ne sauraient limiter le perfectionnement envisagé Ici aux pièces représentées dans ces dessins. En particulier elles peuvent être remplacées par tous les équivalents techniques qui apparaîtront à l'home de l'art. Sur les dessins: - les figures 1 à 3 montrent en coupe longitudinale une pompedoseuse à précompression de l'art antérieur à laquelle la présente invention s'applique.Sur la figure 1, la pompe est au repos; sur la figure 2, elle est en phase d'amorçage et, sur la'figure 3, elle est en phase d'émission du produit liquide ou pâteux à distribuer; - les figures 4 a 6 montrent en coupe longitudinale une pompedoseuse à précompression comportant une première variante du présent perfectionnement. Si l'ensemble de la pompe est dessiné en position de repos sur la figure 4 et en phase d'amorçage sur la figure 5, la figure 6 ne présente qu'un détail du canal intérieur de la tige de soupape correspondante; - les figures 7 et 8 montrent en coupe longitudinale une pompe-doseuse à précompression comportant une deuxième variante du présent perfectionnement.Au repos sur la figure 7, l'amorçage s'effectue sur la figure 8; - Les figures 9 et 10 montrent en coupe longitudinale une pompe-doseuse à précompression comportant une troisième variante du présent perfectionnement. La figure 9 présente la position de repos tandis que la figure 10 illustre la phase d'amorçage. Sur chacune de ces figures, des pièces équivalentes ont reçu le même numéro. Cela vaut en particulier pour les six éléments cylindriques d'axe commun formant les pompes-doseuses à précompression de l'art antérieur déjà décrites : la collerette 1, l'embout 2 et l'enveloppe 3 pour les pièces fixes, la tige 5 de soupape, le piston 4 et le ressort 6 pour les pièces mobiles. Comme 11 apparaîtra plus loin toutes les modifications apportées dans le cadre de la présente invention intéressent la liaison entre la tige 5 de soupape et le piston 4. Elles reviennent à l'introduction d'une pièce supplémentalre (qui reçolt le numéro 10) ainsi que de moyens élastiques 20 tendant à repousser cette pièce par rapport à la tige 5 de soupape ou au piston 4 ou encore à éloigner ces deux derniers éléments l'un de l'autre. C'est ainsi qu'une première variante du présent perfectionnement, représentée sur les figures 4 à 6, fait apparaître par rapport à l'art antérieur un élargissement du canal 51 intérieur de la tige 5 de soupape en aval de la tête 42 du piston 4. Un anneau 10 y est logé ainsi qu'un ressort 20 cylindrique précomprlmé, tous deux de même axe que le canal 51 et placés l'un derrière l'autre. D'un côté, l'anneau 10 bute au niveau de la couronne extérieure 105 de sa base sur un épaulement 52 à l'entrée du canal 5 1. D'un autre, le ressort 20 prend appui sur un épaulement 54 de la tige 5 de soupape correspondant au passage de l'élargissement du canal 51 à sa taille traditionnelle en sortie de la tige.La raideur du ressort 20 doit par ailleurs être Importante de façon que tout se passe, en phase d'utilisation de la pompe, comme dans I'etat anterieur (cf. Figure 3 > . En effet, lorsque. la tige 5 de soupape est enfoncée, elle transmet dorénavant son mouvement au piston 4 par l'intermédiaire du contact entre la tête 42 du piston 4 et la couronne interne 104 de la base de l'anneau 10 (cf. Figure 6). Puis, la précompression du produit aboutissant au retralt de la tête 42 du piston 4, c'est ce contact qui est détruit tandis que le produit fuse a l'exterieur en passant entre la tête 42 et l'anneau 10. Lors de I'amorçage, les choses se passent toutefois dlfferemment En effet, comme cela a deJa ete evoque dans la description de l'art antérieur1 la grande compressibilité de l'air contenu initialement dans la chambre 34 de pompe permet de faire descendre le piston 4 jusqu'à ce qu'il rentre en butée au niveau de ses épaulements 44 contre le cylindre interne 31.Or, la position relative des couronnes 104 et 105 de la pièce cylindrique 10 ainsi que la forme de l'épaulement 52 de la tige 5 (cf. figure 6) permettent d'enfoncer encore plus profondément la tige 5 de soupape. S1, dès lors, l'utilisateur appuie à fond sur la tige 5 de soupape, il peut comprimer le ressort 20 et ainsi rompre le contact étanche établi Jusqu'ici entre la couronne extérieure 105 de l'anneau 10 et l'épaulement 52 de la tige 5. L'air comprimé trouve alors un passage entre l'anneau et la tige jusqu'à l'extérieur du récipient. Il est donc évacué de la chambre 34 de pompe. Les conditions d'amorçage sont à présent réunies comme il a été dit plus haut sans que de l'air ne soit pour autant introduit dans le récipient. Avec la seconde variante du perfectionnement présenté ici, c'est la forme du piston 4 et plus precisement de sa tête 42 qui est essentiellement modifiée. Comme l'indiquent les figures 7 et 8, la tête 42 est grosso modo remplacée par une pièce cylindrique 10 de même axe que celui de la pompe et qui s'emboîte à l'intérieur du piston 4 réduit en l'occurrence à sa jupe 41 et son épaulement 43. La base de la pièce cylindrique 10 est pleine Elle est munie extérieurement d'un- rebord 101 qui perrnet au ressort 6 de- la plaquer au piston 4. C'est ainsi qu'en cours d'utllisatlon, la pièce 10 est rendue solidaire du piston en vue de reproduire le mode de fonctionnement des pompes antérieures.La partie supérieure de la pièce 10 comporte un canal intérieur 103 débouchant directement dans le canal 51 de la tige 5 de piston. Ce canal intérieur 103 communique avec un autre canal 102, horizontal, situé à peu près à mi-hauteur de la pièce cylindrique 10. Lorsque cette dernière est complètement engagée dans le piston 4, c'est-à-dire en phase d'utilisatlon normale de la pompe, ce canal 102 horizontal est Isolé grâce à une jupe supérieure 45 ménagée spécialement en partie supérieure du piston 4. Enfin un ressort 20 cylindrique prend appui contre cette jupe supérieure 45. Il entoure la tête de la pièce cylindrique 10 pour s'appuyer par ailleurs contre l'épaulement 52 du canal 51 intérieur de la tige 5 de soupape.Comme le ressort équivalent prévu par la variante précédente, le ressort 20 doit être dur de façon qu'au moins en début de course de la tige 5 de soupape, la descente de cette dernière provoque bien un mouvement Identique du piston 4. Il peut être par exemple précomprirné. Alnsi, comme dans l'art antérieur, l'enfoncement de la tige 5 entraîne le piston 4 vers l'intérieur de la pompe grâce à la butée offerte par le slège de clapet 52. Le produit mis de la sorte sous pression assure le retrait du piston 4 ainsi que de la pièce cylindrique 10 qui est alors agrippée par la jupe supérieure 45 ayant, à cette fin, une forme en crochet. En phase d'amorçage, I'enfoncement de la tige 5 de soupape peut être mené plus loln. Là encore, l'air de la chambre 34 de pompe n'entrave pas sa descente jusqu'à l'entrée en butée du piston 4 sur le cylindre interne 31. L'utilisateur parvient alors à comprimer le ressort 20. Il s'ensuit un mouvement relatif de la pièce cylindrique 10 par rapport au piston 4 et le dégagement de la jupe supérieure 45.L'air comprimé peut alors s'écouler dans les canaux 102, 103, puis 51 et être évacue à l'extérieur du récipient, ce qui est le but finalement recherché. La troisième variante du perfectionnement illustrée par les figures 9 et 10 est très proche de la précédente. En particuller la pièce cylindrique 10 est presque entièrement reproduite avec le rebord 101, les canaux 102 et 103 ... La différence se situe uniquement au niveau des moyens élastiques qui permettent, à la fin du premier enfoncement de la tige 5 de soupape, de provoquer le dégagement de la jupe supérieure 45 du piston 4. A la place du ressort 207 la partie supérieure de la pièce cylindrique 10 comporte des ailettes avec un biseautage inférieur. La jupe supérieure 45 peut alors être déformée lorsque son bord en forme de crochet remonte sur le biseautage sous l'effet de la compression extérieure.L'air s'écoule dans ce cas entre les ailettes jusqu'au canal 1 02. Ces trois variantes qui illustrent quelques formes de réalisation du perfectionnement de l'lnventlon, font clairement apparaître leur point commun. Lors de l'amorçage, comme 11 est possible de mettre en butée le piston 4 et d'enfoncer encore plus profondément la tige 5 de soupape, l'utilisateur provoque alors la compression de moyens élastiques qui ne sont pas mis en oeuvre pendant l'utilisation proprement dite de la pompe. Le mouvement relatif des pièces ainsi occasionné aboutit à l'ouverture d'un chemin permettant à l'air contenu initialement dans la chambre de pompe d'être évacué à l'extérieur du récipient. Lors de la première remontée de la tige de soupape, la e chambre de pompe se retrouve en dépression, ce qui favorise son remplissage par du produit qui sera émis lors d'un actionnement ultérieur de la pompe. REVENDICATIONS 1. Perfectionnement améliorant l'amorçage d'une pompedoseuse à précompressiors, ladite pompe comportant entre autres un piston (4) et une enveloppe (3) déterminant ensemble une chambre (34) de pompe, une tige (5) de soupape percée d'un canal de sortie (51) ainsi qu'un ressort (6) de rappel, caractérisé en ce qu' une pièce cylindrique (10) et des moyens élastiques (20) sont en outre prévus afin de constGtuer, en coopération avec un ou deux éléments du groupe formé par ladite tige (5) de soupape et ledit piston (4), un clapet de sortie, ledit clapet perrnettant, lorsqu'un effort est exercé sur ladite tige (5), le passage du contenu de la chambre (34) de pompe que ce contenu soit gazeux ou non. 2. Perfectionnement selon la revendication 1 caractérisé en ce que, dans le cas où le contenu de la chambre (34) de pompe est gazeux, ledit clapet de sortie s'ouvre après que ledit piston (4) ait été repoussé jusqu'à entrer en butée contre ladite enveloppe (3). 3. Perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite pièce cylindrique (10) est un anneau et lesdits moyens élastiques (20) un ressort cylindrique de diamètre comparable à celui dudit anneau, ledit anneau et ledit ressort étant logés l'un sur l'autre dans ledit canal de sortie (51) de la tige (5) de soupape et retenus par butée chacun contre un épaulement (52, 54) différent de ce canal, la base dudit anneau formant ledit clapet de sortie en s'appuyant au niveau de sa couronne intérieure (104) sur ledit piston (4) et au niveau de sa couronne extérieure (105) avec l'épaulement (52) inférieur dudit canal (51) de sortie de la tige, la forme de l'anneau, du piston et de la tige près des points de contact correspondants étant choisie de sorte que, lorsque ledit piston (4) entre en butée contre ladite enveloppe (3), la tige (5) de soupape puisse encore descendre et ouvrir un passage au niveau de ladite couronne extérieure (1 05) dudit anneau. 4. Perfectionnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le ressort (20) est précomprlmé. 5. Perfectionnement selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite pièce cylindrique (I | O) comporte une partie inférieure pleine munie d'un rebord (101) extérieur, une partie supérieure percée d'un canal vertical (103) communiquant avec un canal horizontal (102) situé à peu près à la moitié de sa hauteur, ladite pièce s'emboîtant dans ledit piston (4) de sorte que ledit rebord (101) bloque sa remontée dans ledit piston (4) et qu'une jupe supérieure (45) munie d'un rebord en forme de crochet présentée par ledit piston recouvre ledit canal horizontal (102) et forme une partie dudit clapet, l'autre partie dudit clapet étant constituée par le sommet de ladite pièce cylindrique (10) s'appuyant sur un épaulement (52) présenté par le canal~(51) de sortie de ladite tige (5) et en ce que lesdits moyens élastiques (20) s'opposent au déplacement relatif de la tige de soupape et dudit piston. 6. Perfectionnement selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques (20) consistent en un ressort, de préférence précomprimé, entourant la partie supérieure de ladite pièce cylindrique (10) et s'appuyant sur ladite jupe supérieure (45) dudit piston (4) ainsi que sur l'épaulement (52) du canal (51) de ladite tige (5) de soupape. 7. Perfectionnement selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques (20) consistent en des ailettes biseautées portées par ladite partie supérieure de ladite pièce cylindrique (10).