Brevet FR2669379A1 — publié le 19920522

POMPE DOSEUSE POUR PRODUITS LIQUIDES L'invention concerne une pompe doseuse pour produits liquides. Le principe des pompes doseuses est bien connu et ces dernières sont utilisées dans différents domaines depuis de nombreuses années. Elles se composent d'une chambre cylindrique de volume déterminé et d'un poussoir solidaire d'un piston qui peut se mouvoir à l'intérieur de cette chambre, cet ensemble étant monté sur un récipient contenant le produit que l'on désire distribuer. Un système de double clapet permet l'expulsion du contenu de cette chambre lorsque l'utilisateur enfonce le poussoir le clapet inférieur est alors fermé et le clapet supérieur ouvert, puis le remplissage par aspiration de cette chambre lorsque le poussoir est relâché et qu'il remonte sous l'action d'un ressort le clapet inférieur étant alors ouvert et le clapet supérieur fermé. Ces pompes présentent un premier inconvénient lié à la pollution atmosphérique. Au fur et à mesure de la distribution du produit, son volume dans le flacon diminue et il se crée dans l'espace libre ainsi formé une dépression qui s'oppose progressivement au remplissage de la chambre. Pour compenser ce phénomène il est nécessaire de laisser entrer de l'air dans le flacon. Cette obligation de laisser entrer l'air est un inconvénient majeur dans l'utilisation des pompes, notamment lorsqu'on les utilise pour distribuer des produits sensibles à l'oxygène, aux bactéries, ou d'une façon générale à la pollution extérieure. C'est le cas pour les produits pharmaceutiques, cosmétiques ou alimentaires. Des solutions pour résoudre ce problème ont été proposées et certaines sont utilisées. Il s'agit dans tous les cas d'empêcher l'air de rentrer dans le flacon et de mettre le produit à distribuer dans un récipient dont le volume diminue au fur et à mesure de son utilisation. Ce récipient de volume variable peut être constitué d'un sac souple placé dans un autre récipient rigide, ou d'un récipient rigide dans lequel se déplace un piston. L'air extérieur pénètre dans le récipient rigide mais reste à l'extérieur du sac souple ou du piston déplaçable. Dans ces deux cas le piston ou les parois du sac sont aspirés par la dépression formée et, l'air ne pouvant pas entrer, le volume du récipient est toujours adapté au volume de produit restant. Les inconvénients de ces dispositifs sont bien connus: leur technologie est délicate à mettre en oeuvre, leur coût est élevé, leur utilisation sur les lignes de remplissage est délicate. Les pompes doseuses de type connu présentent un deuxième inconvénient lié à la nature du clapet supérieur. Lorsque le clapet supérieur comporte une lèvre d'un piston flottant déplaçable devant un trou du piston axial lié au poussoir, l'étanchéité est assurée lorsque la pompe est au repos, même si le récipient est couché ou retourné. Mais si le coulissement relatif du piston flottant et du piston axial se fait mal, les deux pistons commencent à remonter alors que le clapet reste ouvert L'air extérieur entre alors dans la chambre par le trou du poussoir axial non obstrué par la lèvre du piston flottant. Quand la pompe revient au repos, la chambre se trouve remplie en partie par le liquide à distribuer et en partie par l'air extérieur, et le dosage est faussé Lors de l'utilisation suivante de la pompe, la dose de produit liquide n'est pas complète. Lorsque le clapet supérieur est constitué par une bille, le clapet ne risque pas de rester ouvert pendant l'opération de remplissage de la chambre Mais si le récipient est couché, le clapet s'ouvre et n'assure plus l'étanchéité au niveau du poussoir De ce fait, le liquide peut couler. Un premier but de l'invention est de proposer une pompe doseuse qui évite les risques de détérioration du produit liquide par la pollution atmosphérique. Un autre but de l'invention est de proposer une pompe doseuse qui ne présente pas de défaut de dosage du produit ou d'étanchéité en cas de changement de position du récipient. L'invention a pour objet une pompe doseuse pour produits liquides contenus dans un récipient, comportant un piston axial repoussé par un ressort, ledit piston axial présentant un alésage central pour l'acheminement du produit liquide à distribuer jusqu'au canal de sortie porté par un poussoir, ledit piston axial portant un piston flottant coulissant dans une chambre de dosage, caractérisé en ce qu'un filtre est prévu au voisinage du col du récipient, pour purifier l'air extérieur pénétrant dans le récipient à chaque dosage. Selon une autre caractéristique de l'invention la pompe comporte, un premier clapet inférieur pour l'admission du liquide dans la chambre de dosage, un deuxième clapet pour le contrôle de la dose de liquide délivrée, et un troisième clapet pour le contrôle de la sécurité de fermeture de la pompe. D'autres caractéristiques ressortent de la description qui suit faite avec référence aux dessins annexés sur lesquels on peut voir: Figure 1: une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation d'une pompe doseuse selon l'invention en position de repos; Figure 2: une vue en coupe de la pompe doseuse de la Fig 1 en cours de distribution du liquide; Figure 3: une vue en coupe de la pompe doseuse de la Fig 1 en cours de remplissage de la chambre de dosage; Figure 4: une vue partielle en coupe d'un deuxième exemple de réalisation d'une pompe doseuse selon l'invention; Figure 5: une vue partielle en coupe d'un troisième exemple de réalisation d'une pompe doseuse selon l'invention; Figure 6: une vue partielle en coupe de la pompe doseuse de la Fig 5 au cours du remplissage du récipient. En se reportant à la Fig 1, on voit le corps 15 d'un récipient rigide contenant le liquide à distribuer Le col de ce récipient est coiffé par une coupelle 4, avec interposition d'un joint d'étanchéité 42 La coupelle 4 présente un passage central dans lequel coulisse librement un piston axial 3 sensiblement cylindrique et présentant une partie renflée 31 susceptible de venir en butée sous un rétrécissement 41 du passage central de la coupelle 4. Au voisinage de son extrémité supérieure, le piston axial 3 présente un élargissement annulaire 32 susceptible de venir en butée sur le rétrécissement 41. Le piston axial 3 présente un alésage central 17 débouchant seulement à son extrémité supérieure sous la forme d'un siège de clapet 20 destiné à recevoir une bille 19 jouant le rôle de clapet supérieur. L'extrémité supérieure du piston axial 3 est coiffée par un poussoir 2 présentant un alésage central borgne 22 en regard du siège de clapet 20, et un canal 18 de sortie du liquide à distribuer Ce poussoir présente une jupe susceptible de coulisser librement dans une partie cylindrique de la coupelle 4, ou autour de cette partie cylindrique. A l'intérieur du récipient 15, un fourreau 16 est encliqueté sur la coupelle au niveau du joint d'étanchéité 42 Ce fourreau se compose de trois parties cylindriques et d'un embout, cylindrique également, qui sont de diamètres décroissants La première partie 43 du fourreau 16 s'étend un peu au dessous de la coupelle 4 et définit entre son fond 44 et la coupelle 4 un espace dans lequel est logé un filtre 5 de forme annulaire Le fond 44 est percé de trous 12 qui font communiquer l'extérieur et l'intérieur du récipient 15. La deuxième partie 45 du fourreau 16 définit une chambre de dosage 13 La troisième partie 46 du fourreau 16 assure le guidage d'un ressort 8 et son fond comporte un siège de clapet 21 pour une bille 9 jouant le rôle de clapet inférieur En dessous du siège de clapet 21, le fourreau se termine par un embout 47 sur lequel est fixé un tube plongeur 14 dont l'extrémité libre se trouve au fond du récipient 15. Le ressort 8, dont l'extrémité inférieure est guidée par le fourreau 16, a son extrémité supérieure appliquée sous l'extrémité inférieure du piston axial 3 Il est comprimé lorsqu'un utilisateur appuie sur le poussoir 2, et renvoie le piston axial 3 et le poussoir 2 vers le haut lorsque la pression sur le poussoir est relâchée. Au voisinage de l'extrémité inférieure du piston axial 3 est disposé un trou diamétral 6 qui traverse l'alésage central 17 et peut ainsi établir une communication entre cet alésage 17 et la chambre 13 Le trou diamétral 6 traverse le piston axial dans une zone 49 de diamètre réduit, comprise entre la partie renflée 31 et un élargissement annulaire inférieur 48 qui sert de butée d'appui pour le ressort 8. Sur cette zone 49 de diamètre réduit est monté un piston flottant 1 qui coulisse d'une part sur la zone 49 du piston axial 3, d'autre part sur la deuxième partie 45 du fourreau 16 Le piston flottant 1 présente une bague cylindrique 50 susceptible de s'appliquer sous la coupelle 4 Sur la zone 49 du piston axial, le piston flottant 1 porte une lèvre 7 susceptible d'obturer les deux extrémités du trou diamétral 6. Le fonctionnement de la pompe doseuse selon l'invention est le suivant en partant de la position de repos de la fig 1. L'utilisateur appuie sur le poussoir 2 et le piston axial 3 commence à descendre en comprimant le ressort 8, la bille 9 étant appliquée sur son siège 21 Alors que le piston flottant 1 reste immobile, le piston axial 3 descend et le trou diamétral 6 sort de la lèvre 7 Le liquide contenu dans la chambre 13 peut alors passer par le trou diamétral 6 dans l'alésage central 17, puis soulever la bille 19 de son siège 20, passer dans l'alésage borgne 22 du poussoir 2 et de là dans le canal 18 de sortie du liquide. La partie renflée 31 du piston axial 3 arrive au piston flottant 1 et l'entraîne vers le bas, chassant le liquide de la chambre 13 par le trou 6, l'alésage 17 et le canal 18 C'est la disposition de la Fig 2 Lorsque l'élargissement 32 du piston axial 3 atteint le rétrécissement 41 de la coupelle 4, une dose de liquide a été délivrée par le canal 18. L'utilisateur relâche alors la pression sur le poussoir 2 et le ressort 8 renvoie le piston axial 3 vers le haut. La bille 19 retombe sur son siège 20. La zone de diamètre réduit 49 du piston axial 3 coulisse dans le piston flottant 1 qui reste immobile et le trou diamétral 6 est masqué par la lèvre 7 Il en résulte une dépression dans la chambre 13 et la bille 9 se soulève de son siège 21 pour laisser le liquide contenu dans le récipient 15 remonter par le tube plongeur 14 jusqu'à la chambre 13 Le piston axial 3 continue à remonter et son élargissement annulaire inférieur 48 atteint le bord de la lèvre 7 et entraîne le piston flottant 1 vers le haut, ce qui accentue la dépression dans la chambre 13 et l'appel de liquide par le tube plongeur 14 C'est la disposition de la Fig 3 Le liquide remontant dans la chambre 13, son niveau dans le récipient 15 diminue, ce qui crée une dépression dans le récipient 15 L'air extérieur passe entre la jupe du poussoir 2 et la partie cylindrique de la coupelle 4, puis entre le piston axial 3 et la coupelle 4, puis à travers le filtre 5, puis par les trous 12 d'admission d'air filtré, dans le récipient 15 Ainsi, tant que le piston flottant 1 remonte, la compensation, dans le récipient 15, du volume de liquide remplissant la chambre 13 par de l'air filtré, est assurée En fin de mouvement de remontée, la partie renflée du piston axial 3 vient en butée sous le rétrécissement 41 de la coupelle, la bague 50 du piston flottant 1 vient également en butée sous la coupelle 4 pour assurer une sorte d'étanchéité, et la bille 9 retombe sur son siège 21. Le filtre 5 traversé par l'air qui entre dans le récipient peut être stérilisant pour arrêter les bactéries et garder le produit stérile Il peut également être conçu pour capter l'oxygène de l'air dans le cas o le produit liquide du récipient doit être protégé de l'oxydation Il peut enfin, d'une façon générale, être en mesure d'arrêter toute pollution extérieure et de ne laisser pénétrer dans le récipient que de l'air parfaitement pur. Ce filtre peut être réalisé en papier, en tissu, en matière plastique, en un matériau imprégné d'un liquide, et d'une façon générale, en tout matériau capable d'arrêter le ou les composants indésirables contenus dans l'air. En se reportant à la figure 4, on peut voir une disposition un peu différente du filtre 5, tous les autres éléments de la pompe étant les mêmes et n'étant donc pas représentés La coupelle 4 est toujours en place sur le col du récipient 15 Elle porte d'une part le fourreau 16, d'autre part un corps 10 présentant des trous il d'admission d'air extérieur Lors de la remontée du piston axial 3 et du piston flottant 1, l'air extérieur passe entre le piston axial 3 et le corps 10, puis par les trous 11 d'admission d'air extérieur, puis par le filtre 5 et enfin, par les trous 12 d'admission d'air filtré, dans le récipient 15. Dans le mode de réalisation de la Fig 5, le corps est au dessus de la coupelle 4 et le filtre 5 est entre eux Les trous Il d'arrivée d'air extérieur sont toujours dans le corps 10, mais c'est la coupelle 4 qui présente les trous 24 d'admission d'air filtré. Sous ces trous 24 est prévu, dans le récipient 15, un clapet 23 empêchant toute fuite du produit liquide à travers le filtre 5. Selon ce mode de réalisation, le produit liquide à distribuer peut être introduit dans le récipient à travers le filtre La fig 6 représente l'opération de remplissage, dans laquelle le poussoir 2 est remplacé par une tête de remplissage 25 comportant une tubulure 27 pour appliquer le vide au récipient par l'intermédiaire du piston axial, et une tubulure 26 pour injecter le liquide dans le récipient à travers le filtre 5, le clapet 23 étant ouvert. La pompe selon l'invention, en plus du filtrage de l'air extérieur, présente l'avantage d'avoir un système de clapets empêchant les fuites de produit liquide lorsque le récipient est couché par exemple En effet, avec une bille 19 sur un siège de clapet 20 et un piston flottant 1 dont la lèvre 7 vient obturer le trou diamétral 6 du piston axial 3, le risque de voir l'air extérieur pénétrer par l'alésage axial 17 est écarté. REVENDICATIONS 1 Pompe doseuse pour produits liquides contenus dans un récipient, comportant un piston axial repoussé par un ressort, ledit piston axial présentant un alésage central pour l'acheminement du produit liquide à distribuer jusqu'au canal de sortie porté par un poussoir, ledit piston axial portant un piston flottant coulissant dans une chambre de dosage, caractérisé en ce qu'un filtre ( 5) est prévu au voisinage du col du récipient, pour purifier l'air extérieur pénétrant dans le récipient à chaque dosage. 2 Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte: un premier clapet inférieur ( 9,21) pour l'admission du liquide dans la chambre de dosage ( 13), un deuxième clapet ( 19, 20) pour le contrôle de la dose de liquide délivrée, et un troisième clapet ( 6, 7) pour le contrôle de la sécurité de fermeture de la pompe.