Brevet FR2642499A1 — publié le 19900803

La présente invention a trait à un clapet anti-retour servant à ladmission au sein d'une chambre de pompe d'un liquide à vaporiser. Plus précisément, ce clapet est conçu pour s'ouvrir et se fermer de façon particulièrement reproductible d'un actionnement de la pompe à l'autre. Il est avantageusement utilisé avec certaines pompes à précompression du genre de celle divulguée par le brevet américain US 4 245 967. Nous décrivons ci-dessous la pompe de l'art antérieur correspondante afin de bien préciser le rôle du clapet dont il est ici question. Ce rappel permettra également de faire ressortir les lacunes des clapets d'admission employés jusqu'ici. Pour cela, il sera fait référence à la coupe longitudinale présentée avec les dessins du présent mémoire sur la figure 1. Elle montre en effet une pompe à précompressio destinée à être sertie de façon étanche au moyen d'une capsule 10 et de joints 9a et 9b sur un réservoir (non représenté). Lors de son actionnement, cette pompe doit être maintenue verticale dans la position illustrée. C'est ainsi que la pompe à précompression de l'art antérieur est pour l'essentiel protégée par un cylindre 1 de pompe. L'extrémité étranglée 12 de ce cylindre 1 communique (généralement par un tube plongeur non représenté) avec le réservoir de liquide à émettre. Entre l'extrémité 12 et le corps 11 creux du cylindre 1 est disposé un clapet anti-retour en l'occurrence comprenant un joint 3 cylindrique ainsi qu'une douille 2 de guidage du joint 3. Un piston 5 circule à rintérieur du corps 11. Il est muni de lèvres d'étanchéité 5a extérieures. Celles-ci déterminent avec le clapet anti-retour la chambre 19 de pompe qui se trouve ainsi isolée dans la partie inférieure du corps 11. Le piston 5 accueille, dans un évidement 5b central, une tige 4 avec un canal 4a intérieur borgne qui débouche latéralement par un orifice 4b. La tige 4 et le piston 5 sont par ailleurs conçus de telle sorte qu'un ressort 7 autorise, par sa compression, un mouvement relatif de la tige 4 et du piston 5. Ainsi l'orifice 4b peut-il passer de la position montrée sur la figure 1, dans laquelle il est fermé par le piston 5, à une position o il communique avec la chambre 19 de pompe. Au sein de cette dernière sont enfin disposés un ressort 8 de rappel plus souple que le ressort 7 ainsi qu'une bague 6 qui a pour fonction essentielle d'assurer une très bonne étanchéité entre le piston S et la tige 4. Lorsqu'un utilisateur appuie sur la tige 4, il provoque tout d'abord, par l'intermédiaire du ressort 7, la descente du piston 5 au sein du corps 11 du cylindre 1 de pompe. Toutefois ce mouvement reste extrêmement limité. En effet le joint 3 s'applique contre le cordon la faisant saillie à la base du corps 11 et isole la chambre 19 de pompe. L'incompressibilité du liquide qu'elle contient arrête donc la course du piston 5 tandis que la pression dans la chambre 19 augmente. L'action de l'utilisateur aboutit alors à comprimer essentiellement le ressort 7. Cela se produit en fait lorsque la pression dans la chambre 19 de pompe a atteint un certain seuil en rapport avec la raideur du ressort 7. Ce seuil justifie la désignation de pompe à précompression, car dès qu'il est dépassé, la chambre 19 est mise en communication avec l'extérieur via l'orifice 4b et le canal 4a et le liquide fuse. C'est alors au tour du ressort 8 de se comprimer tandis que le volume de la chambre 19 diminue. L'émission du liquide se poursuit de la sorte jusqu'à ce que la base 6a de la bague 6 entre en butée contre la surface de la douille 2. C'est alors que l'utilisateur cesse d'appuyer sur la tige 4. Le ressort 7, plus raide, reprend d'abord sa forme initiale occasionnant la remontée de la tige 4 au sein de - l'évidement 5b du piston 5. Le passage vers l'extérieur par le trou 4b et le canal 4a se referme donc. Puis le ressort 8 se détend à son tour et la chambre 19 de pompe est mise en dépression. Il s'ensuit une aspiration du joint 3 vers le sommet de la douille 2 de guidage. Cela met en communication la chambre 19 et l'intérieur du réservoir de liquide. Ce dernier est alors admis dans la chambre 19 en passant autour du joint 3. Des nervures 2b portées par le sommet de la douille 2 évitent en effet que le joint 3 ne referme son trou 2a central. Lorsque la chambre 19 de pompe a repris sa taille d'origine et est remplie à nouveau de liquide, les pressions s'équilibrent de part et d'autre du joint 3. Pour le clapet de l'art antérieur montré sur la figure 1, il est alors espéré que la gravité ramènera le joint 3 contre le cordon la de la base du corps 11, isolant de la sorte la chambre 19 de pompe en vue d'un actionnement ultérieur. Toutefois, le retour à sa place du joint 3 ne s'effectue pas systématiquement suivant la théorie. Souvent le joint 3 se place en biais au sein de la douille 2. Lorsque la pompe à précompression est actionnée à nouveau, la chambre 19 de pompe reste en communication avec le réservoir de liquide à vaporiser. La pression au sein de la chambre 19 ne s'élève donc pas si bien que le ressort 7 n'est pas comprimé et que le passage pour l'émission du liquide ne se libère pas. Ce mauvais fonctionnement se produit surtout lorsqu'il s'agit de pomper un gaz (par exemple au moment de ramorçage de la pompe). Le joint 3 a, dans ce cas, tendance à rester coller au sommet de la douille 2 par effet de peau (tel l'apparition d'électricité statique). Il va sans dire que, du point de vue de l'utilisateur, le fonctionnement aléatoire qui en résulte, n'est guère engageant. Il peut même être rédhibitoire pour les produits pharmaceutiques réclamant un dosage soigneux. Pour le fabricant de telles pompes, il pose également un problème. En effet toutes les pompes sont testées avant leur mise sur le marché. Or, l'essai habituellement utilisé pour évaluer leur performance consiste à actionner trois fois la pompe alors qu'elle est montée sur un réservoir d'air. La dépression ainsi créée dans le réservoir est prise comme critère de bon ou de mauvais fonctionnement. Souvent sont ainsi éliminées des pompes dont le joint 3 n'est pas revenu en place correctement en présence d'air, mais qui auraient donné toutes satisfactions en présence des liquides auxquels elles sont destinées. L'important taux de déchet constitue donc un sérieux manque à gagner pour le fabricant. Cest ainsi que le clapet d'admission de la présente invention vise à réduire de façon appréciable le caractère aléatoire de son fonctionnement, surtout en présence de gaz. En particulier son joint 3 doit pouvoir revenir systématiquement en place pour obturer efficacement la communication 13 entre le réservoir et la chambre 19 de pompe. Dans ce but est proposé un clapet anti-retour pour l'admission dans une chambre de pompe d'un liquide à vaporiser, ledit clapet étant constitué par la collaboration de trois éléments: - un cylindre de pompe comportant intérieurement un étranglement séparant un corps et une extrémité, ledit corps protégeant ladite chambre de pompe tandis que ladite extrémité communique avec un réservoir dudit liquide, - une douille creuse ayant un fond percé d'un trou central et une paroi latérale adaptée pour être emboîtée de façon étanche dans ledit corps de sorte que ladite douille détermine avec ledit étranglement un logement, - un joint en forme de disque adapté àa prendre place avec jeu dans ledit logement, caractérisé en ce que: - ledit étranglement admet, du côté dudit corps, la forme d'une cuvette de faible inclinaison, - ladite paroi latérale de ladite douille s'évase intérieurement depuis ledit fond de ladite douille et présente localement un renflement, ladite paroi latérale de ladite douille étant moins épaisse de part et d'autre dudit renflement, - ledit fond de ladite douille comporte une languette et deux nervures, ladite languette et lesdites nervures s'étendant depuis ladite paroi latérale de ladite douille jusqu'audit trou central de ladite douille, ladite languette étant en outre diamétralement opposée audit renflement et plus épaisse près dudit trou central de ladite douille, lesdites nervures étant par ailleurs disposées symétriquement par rapport au diamètre passant par ledit renflement et ladite languette de sorte qu'elles s'étendent en faisant un angle aigu avec ledit diamètre de part et d'autre dudit renflement. Au cours des essais effectués sur des pompes à précompression du genre de celle décrite ci-dessus, ce clapet s'est montré particulièrement efficace. Lors du contrôle des pompes selon la méthode évoquée précédemment, le taux de déchet a notablement 2.642499 chuté. Par ailleurs, les doses émises d'un coup de pompe à rautre se sont montrées particulièrement régulières. Enfin, les pompes munies du clapet de rinvention fonctionnent à l'envers, ce qui est impossible avec les clapets gravitaires de l'art antérieur. Le clapet pour radmission dans une chambre de pompe d'un liquide à vaporiser selon la présente invention va à présent être décrit à l'aide d'un exemple permettant de mieux saisir sa forme de réalisation. Pour cela, il est fait référence aux dessins joints. Sur ces demiers: - la figure 1 est une coupe longitudinale d'une pompe à précompresion comprenant un clapet d'admission de rart antérieur, - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un cylindre de pompe pour accueillir une pompe à précompression similaire à celle de la figure 1, mais pourvu d'un siège de clapet de sorte qu'il constitue un premier élément d'un clapet d'admission selon une forme de réalisation de la présente invention, - la figure 3 est une coupe longitudinale d'une douille de guidage constituant un deuxième élément d'un clapet d'admission selon une forme de réalisation de la présente invention, - la figure 4 est une vue de dessous de la douille de guidage de la figure 3, - la figure 5 est une coupe longitudinale d'un joint constituant un troisième élément d'un clapet d'admission selon une forme de réalisation de la présente invention, - les figures 6 à 8 sont des coupes longitudinales d'un même clapet d'admission selon une forme de réalisation de la présente invention. Sur la figure 6, le joint est montré alors qu'il vient d'être placé-à rintérieur d'un cylindre de pompe et de sa douille de guidage. Les figures 7 et 8 illustrent repectivement les phases d'émission du produit contenu dans la chambre de pompe et d'admission du produit dans la chambre. Le cylindre 1 de pompe de la figure 2 est très semblable à celui utilisé dans lart antérieur qui est illustré par la figure 1 et évoqué ci-dessus. Les seules différences à signaler se situent à la base du corps 11, à l'endroit o il se raccorde à la partie étranglée 12 du cylindre 1. En effet le cordon la d'appui n'est ici pas présent. A la place, la base du corps 11 présente une paroi intérieure 18 lisse. Elle est cependant légèrement pentue, déterminant une cuvette inclinée de 1 à 2 environ. La communication 13 entre le réservoir de liquide à vaporiser et la chambre 19 de pompe admet également une section différente de celle de rart antérieur. De part et d'autre d'un tronçon cylindrique, des troncs de cône élargissent en effet la communication 13 tant du côté de la chambre 19 de pompe que du côté de la partie étranglée 12 à l'intérieur du réservoir. Comme dans l'art antérieur, la partie inférieure du cylindre 1 de pompe comporte un évidement 17 pour accueillir une douille 2 de guidage avec un bon ajustement. Celle-ci est toutefois réalisée différemment. Les figures 3 et 4 montrent la forme adoptée dans le cadre de la présente invention. Il convient de souligner, avant de poursuivre sa description, qu'elle est ici représentée selon une échelle différente de celle de la figure 2. Son échelle est en outre extrêmement grossie par rapport à sa taille réelle correspondant plutôt à 6mm de diamètre pour 4mm de hauteur. La douille 2 selon une forme de réalisation de la présente invention admet en effet l'aspect d'un cylindre creux ayant une partie inférieure 21 plus large que sa partie supérieure 22 (cf. figure 3). Le décrochement de section entre ces deux parties détermine un épaulement 23 contre lequel le ressort 8 de rappel vient prendre appui. L'intérieur de la douille 2 admet de même une section plus large au niveau de la partie inférieure 21 (voir évidement 29) qu'au niveau de la partie supérieure 22 (voir évidement 24). Un trou central 2a met en communication l'ensemble des évidements. La forme des parois internes de révidement 29 inférieur est particulièrement intéressante dans le cadre de la présente invention (cf. figure 4). D'une manière générale, la paroi latérale 28 s'évase intérieurement vers la base de la douille 2 selon un angle de 4 environ. Toutefois, elle présente localement un petit renflement 27 interne. De part et d'autre de ce renflement, il convient aussi de noter que la paroi 28 est quelque peu moins épaisse. Le fond 26 de l'évidement 29 est, quant à lui, plat. Il présente en outre trois protubérances. Une languette 25 diamétralement opposée au renflement 27 part de la paroi latérale 28 et vajusqu'au trou central 2a. La coupe de la figure 3 précise que cette languette 25 est plus épaisse près du trou 2a. Sa face s'incline par exemple de par rapport au plan du fond 26. Par ailleurs deux nervures 2b s'étendent également depuis la paroi latérale 28 jusqu'au trou central 2a. Elles sont disposées symétriquement par rapport au diamètre passant par le centre de la languette 25 et celui du renflement 27. Leur axe respectif fait en outre un angle aigu avec ce diamètre (de 40 par exemple). Dans la forme de réalisation illustrée par la figure 4, la paroi latérale 28 est légèrement moins épaisse le long du petit arc situé entre les deux nervures 2b. Au sein de révidement 29 de la douille 2, il est prévu de disposer un joint 3. Celui-ci est présenté en coupe sur la figure 5 à la même échelle que la douille 2 des figures 3 et 4. C'est en fait un petit disque d'élastomère dont les faces 31 sont planes. Les conditions d'emboutissage de ce type de joint occasionnent souvent l'apparition d'un ménisque sur sa tranche 32. Lorsque l'ensemble des trois -éléments qui viennent d'être décrits séparément, sont montés, le clapet de l'invention est alors constitué. Les figures 6 à 8 permettent de comprendre comment il fonctionne. Lorsque le joint 3 vient d'être disposé dans l'évidement 29, il est généralement sec. Aussi repose-t-il au fond de la cuvette 18 du corps 11 du cylindre 1 de pompe sans être maintenu parailleurs (cf. figure 6). Dès que la pompe est amorcée, le joint 3 se trouve au contraire baigné de liquide. Sa matière absorbe en général ce liquide et augmente de volume. Dans cette forme de réalisation de la présente invention, un gonflement de l'ordre de 10% est parfaitement tolérable. Mais, désormais, les mouvements du joint 3 au sein de révidement 29 deviennent beaucoup plus restreints. En particulier la partie la plus épaisse de la languette 25 l'oblige à rester aux abords de la cuvette 18. Dans la phase de montée en pression dans la chambre 19 de pompe, le joint 3 est appliqué contre la cuvette 18 comme cela est indiqué sur la figure 7. La grande surface de contact ainsi créée assure la parfaite étanchéité du joint 3. Aucun liquide piégé dans la chambre 19 ne peut donc revenir dans le réservoir. Dans la phase de dépression de la chambre 19 de pompe, le joint est soulevé par succion. Il prend alors la forme illustrée par la figure 8. La partie du joint 3 coincée par la languette 25 est maintenue en place tandis que le reste du joint 3 s'applique contre les nervures 2b. Le produit peut alors être admis dans la chambre 19 de pompe en s'écoulant par le trou 13, puis en contournant la tranche 32 du joint 3 et enfin en passant entre les nervures 2b jusqu'au trou central 2a de la douille 2. Le renflement 27 assure la libération de ce chemin d'écoulement même dans le cas d'un déplacement horizontal du joint 3. Par ailleurs, l'épaisseur plus faible de la paroi latérale 28 de la douille 2 aux abords de ce renflement évite l'apparition de trop fortes pertes de charge lors de cet écoulement. Enfin, lorsque la chambre 19 est à nouveau pleine, le joint 3 revient sans peine dans la position illustrée sur la figure 7. En effet, révasement général de la paroi latérale 28 de la douille 2 limite la surface de contact éventuel avec le joint 3. Ce dernier ne risque donc pas d'adhérer ou de s'accrocher à la douille et retourne plus sûrement contre son siège constitué par la cuvette 18. C'est ainsi que la présente invention met en oeuvre plusieurs perfectionnements de rart antérieur: - augmentation de près de 70% de la surface de contact du joint 3 et de la base du corps 11 par rutilisation d'une cuvette 18 au lieu d'un cordon la d'appui; - maintien vertical du joint 3 parune languette 25; - guidage horizontal du joint 3 par un renflement 27 latéral; - limitation du contact éventuel entre le joint 3 et la paroi latérale 28 de la douille 2 grâoe à l'évasement de cette paroi; - élargissement local du chemin d'écoulement par une épaisseur moindre de la paroi latérale 28 de la douille 2. Chacun de ces perfectionnements améliorent entre autres un aspect particulier du fonctionnement du clapet d'admission: - meilleure étanchéité du clapet fermé et élimination des difficultés de réalisation du cordon la d'appui; - assurance du retour du joint 3 dans sa position de repos. En particulier, ce retour ne fait plus appel à la gravité et élimine donc les effets de peau qui sont susceptibles de s'opposer à elle; - réduction des pertes de charge lors de radmission du produit dans la chambre 19 de pompe. Au total, les résultats obtenus sont très concluants. Par exemple, lors d'un essai consistant à aspirer un liquide coloré dans une colonne surmontée d'une pompe à précompression, dix actionnements de la pompe ont déterminé: - 34 cm de remontée du liquide avec un clapet de rart antérieur, - contre 73 cm de remontée avec un clapet selon la présente invention. En recommencçant l'essai, la pompe munie de l'ancien clapet a abouti à 41 cm alors qu'avec le présent clapet, les 73 cm ont été reproduits exactement.[ Revendications I1. Clapet anti-retour pour ladmission dans une chambre de pompe d'un liquide à vaporiser, ledit clapet étant constitué par la collaboration de trois éléments: - un cylindre de pompe comportant intérieurement un étranglement séparant un corps et une extrémité, ledit corps protégeant ladite chambre de pompe tandis que ladite extrémité communique avec un réservoir dudit liquide, - une douille creuse ayant un fond percé d'un trou central et une paroi latérale adaptée pour être emboîtée de façon étanche dans ledit corps de sorte que ladite douille détermine avec ledit étranglement un logement, - unjoint en forme de disque adapté à prendre place avec jeu dans ledit logement, caractérisé en ce que: - ledit étranglement admet, du côté dudit corps (11), la forme d'une cuvette (18) de faible inclinaison, - ladite paroi latérale (28) de ladite douille (2) s'évase intérieurement depuis ledit fond (26) de ladite douille (2) et présente localement un renflement (27), ladite paroi latérale (28) de ladite douille (2) étant moins épaisse de part et d'autre dudit renflement (27), - ledit fond (26) de ladite douille (2) comporte une languette (25) et deux nervures (2b), ladite languette (25) et lesdites nervures (2b) s'étendant depuis ladite paroi latérale (28) de ladite douille (2) jusqu'audit trou (2a) central de ladite douille (2), ladite languette (25) étant en outre diamétralement opposée audit renflement (27) et plus épaisse près dudit trou (2a) central de ladite douille (2), lesdites nervures (2b) étant par ailleurs disposées symétriquement par rapport au diamètre passant par ledit renflement (27) et ladite languette (25) de sorte qu'elles s'étendent en faisant un angle aigu avec ledit diamètre de part et d'autre dudit renflement (27). 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite inclinaison de ladite cuvette (18) est del à 2 . 3. Clapet selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite paroi latérale (28) de ladite douille (2) s'évase intérieurement avec un angle de 4 par rapport à la normale audit fond (26) de ladite douille (2). 4. Clapet selon rune quelconque des revendications I à 3, caractérisé en ce que ladite pamroi latérale (28) de ladite douille (2) est moins épaisse entre lesdites nervures (2b) de part et d'autre dudit renflement (27). 5. Clapet selon rune quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que ledit angle aigu entre chacune desdites nervures (2b) et ledit diamètre passant par ledit renflement (27) et ladite languette (25) vaut 40 . 6. Clapet selon rune quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite languette (25) présente une face inclinée de 15 par rapport audit fond (26) de ladite douille (2). 7. Clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit joint (3) est constitué par un élastomère gonflant en présence de liquides, l'augmentation du volume duditjoint (3) pouvant atteindre jusqu'à 10%. 8. Utilisation du clapet selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit corps (11) dudit cylindre (1) de pompe accueille une pompe à précompression du genre de celle divulguée dans le brevet US 4 245 967.