Brevet FR2725921A1 — publié le 19960426

La présente invention est relative à un pulvérisateur de liquide et, plus particulièrement, à un tel pulvérisateur du type qui comprend une pompe formée d'une chambre généralement cylindrique dans laquelle coulisse un piston pour prélever un volume prédéterminé de liquide dans un réservoir, des moyens pour faire communiquer la chambre, à travers le piston, avec une buse de pulvérisation du liquide contenu dans celle-ci et des moyens pour actionner le piston et comprimer ainsi ce liquide de manière à provoquer la pulvérisation par la buse du liquide comprimé. Dans l'industrie des cosmétiques on utilise couramment des pulvérisateurs à actionnement manuel pour vaporiser divers produits tels que laques pour les cheveux, déodorants, parfums, etc... Les pulvérisateurs connus comprennent couramment une pompe miniature pour prélever un volume prédéterminé du liquide dans un réservoir et pour comprimer ce volume de manière à conduire un liquide sous pression dans une buse de pulvérisation. Idéalement, il faut disposer d'une pression relativement élevée (de l'ordre d'une dizaine de bars ou plus) pour obtenir de fines gouttelettes, et de niveau bien constant pour que le diamètre de ces gouttelettes ne varie pas en fonction de la pression, au cours d'une pulvérisation. Il faut noter à cet égard qu'un diamètre constant de gouttelettes permet d'assurer une distribution uniforme du produit, ce qui est important notamment dans le cas des laques pour les cheveux. Ces pompes sont connues sous le nom générique de pompes à précompression. Lorsqu'on mesure la pression de liquide fournie par des pulvérisateurs à actionnement manuel de la technique antérieure, au cours d'une pulvérisation, on relève des variations de pression en fonction du temps illustrées par le graphe A de la figure 4 du dessin annexé à la présente description. Ce graphe fait apparaître une montée progressive de la pression puis une descente progressive de cette pression. Les larges variations de pression que l'on observe alors ne permettent pas de diffuser des gouttelettes de liquide de diamètre constant tout au long de la pulvérisation. En outre, les niveaux de pression maximum atteints (quelques bars) ne donnent pas aux gouttelettes la finesse souhaitable, c'est-à-dire des gouttelettes présentant un diamètre de quelques dizaines de pm. La présente invention a donc pour but de réaliser un pulvérisateur qui assure l'établissement d'une pression de liquide élevée et constante pendant toute la durée d'une pulvérisation actionnée manuellement, de manière à produire de fines gouttelettes de diamètre constant. La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel vaporisateur qui soit de conception et de montage simples, autorisant une fabrication à coût réduit. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un pulvérisateur de liquide du type qui comprend une pompe formée d'une chambre généralement cylindrique dans laquelle coulisse un piston, pour prélever un volume prédéterminé de liquide dans un réservoir, des moyens pour faire communiquer la chambre avec une buse de pulvérisation du liquide contenu dans celle-ci et des moyens pour actionner le piston et comprimer ainsi ce liquide de manière à provoquer la pulvérisation par la buse du liquide comprimé.Suivant l'invention, les moyens de communication entre la chambre et la buse comprennent un clapet bistable taré de manière à s'ouvrir complètement pour une valeur prédéterminée de la pression du liquide dans la chambre et à se refermer complètement quand la pression de ce liquide retombe en dessous d'une autre valeur prédéterminée, inférieure à la précédente. Comme on le verra plus loin, grâce à l'utilisation d'un tel clapet, on obtient une pression de liquide parfaitement constante pendant la pulvérisation, qui assure la constance du diamètre des gouttelettes formées par le pulvérisateur. Suivant l'invention, le clapet coopère avec un siège de diamètre très inférieur au diamètre d'un compartiment cylindrique dans lequel il coulisse et qui communique avec la buse de pulvérisation. Grâce à l'amplification d'effort ainsi obtenue, le clapet s'écarte brusquement et sûrement de son siège dès la valeur prédéterminée de la pression du liquide atteinte et reste écarté de ce siège aussi longtemps que la pression du liquide dans la chambre reste supérieure ou égale à l'autre valeur prédéterminée. Des moyens de butée arrêtent le clapet dans une position prédéterminée quand celui-ci s'écarte de son siège. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1A est un schéma partiel en coupe axiale d'un pulvérisateur suivant l'invention, - la figure 1B est un schéma du clapet bistable incorporé au pulvérisateur de la figure 1A, - la figure 2 représente schématiquement une variante des moyens d'actionnement du pulvérisateur de la figure 1A, - la figure 3 représente schématiquement un autre mode de réalisation du pulvérisateur suivant l'invention, et - la figure 4 représente des graphes qui permettent de comparer les performances du pulvérisateur selon l'invention à celles des pulvérisateurs de la technique antérieure. On se réfère à la figure 1A qui représente schématiquement un pulvérisateur selon l'invention, monté sur un réservoir 1 d'un produit cosmétique à pulvériser, laque, déodorant, parfum, etc... Le réservoir 1, une bouteille par exemple, comprend un col fileté 2 sur lequel est vissé le pulvérisateur 3 qui comprend une base 4 filetée complémentairement. Le pulvérisateur comprend une pompe 5,6 constituée d'une chambre généralement cylindrique 5 dans laquelle coulisse axialement un piston 6. La chambre 5 communique avec la bouteille 1 par un clapet anti-retour 7 et un tube plongeur 8 qui s'enfonce dans la masse de liquide contenue dans la bouteille 1. Un ressort hélicoïdal 9 charge le piston 6 vers sa position haute (du point de vue de la figure) écartée de l'extrémité de la chambre 5 où se trouve le clapet anti-retour 7. Le piston 6 se prolonge d'une tige creuse 10 qui coulisse dans un embout de guidage 11 solidaire de la base 4 du pulvérisateur et coaxiale à la chambre 5. Cette tige creuse met en communication de fluide la chambre 5 et une buse 12 d'axe perpendiculaire à celui de la tige 10, montée sur un capuchon 13 solidaire du piston 6 et la tige 10. Suivant la présente invention, un clapet bistable 14 (voir figure 1B) commande la mise en communication de fluide entre la chambre 5 et la buse 12. Le clapet 14 coulisse dans un compartiment 15 coaxial à la tige 10 du piston et formé d'une pièce avec le capuchon 13. Ce compartiment est fermé par un bouchon 16 vissé ou soudé. L'ouverture du clapet est tarée par un ressort 17 qui charge le clapet contre son siège 18. Un passage 19 fait communiquer la tige creuse du piston avec la buse 12 quand le clapet 14 est écarté de son siège. Le pulvérisateur décrit ci-dessus fonctionne alors comme suit. L'énergie mécanique nécessaire à ce fonctionnement est fournie par un utilisateur qui appuie manuellement sur la partie supérieure du capuchon 13 pour provoquer une pulvérisation du liquide. A partir d'une position basse de ce capuchon, et lors d'un relâchement de la pression exercée par l'utilisateur sur ce capuchon, le ressort 9 renvoie le piston 6 et le capuchon 13 vers le haut (du point de vue de la figure) en provoquant ainsi une aspiration du liquide contenu dans la bouteille 1 à travers le clapet anti-retour 7 soulevé de son siège. Cette aspiration remplit la chambre 5. Une nouvelle pression sur le capuchon 13 a pour effet de provoquer une mise en pression du liquide contenu dans la chambre 5, sous la poussée du piston 6 solidaire du capuchon. Quand la pression du liquide atteint une valeur prédéterminée, le clapet bistable 14 se soulève de son siège en dégageant un passage pour le liquide sous pression, qui arrive alors dans la buse 12. Celle-ci débite le liquide à l'extérieur du pulvérisateur, sous forme d'un nuage de fines gouttelettes. Comme on l'a vu plus haut, la finesse et la constance du diamètre de ces gouttelettes dépend du niveau de la pression du liquide à la buse, et de la constance de cette pression. Le clapet bistable 14 permet de définir avec précision cette pression du liquide. Celui-ci est en effet taré par un ressort 17 dont la raideur peut être choisie pour que le clapet ne se soulève que lors de l'application d'un effort FR tel que F =P x R O PO étant la pression du liquide qui équilibre l'effort FR exercé par le ressort 17 sur le clapet, et d le diamètre du siège de ce clapet. Un choix approprié de FR et/ou de d permet de fixer PO. Cette pression étant atteinte, le clapet se soulève et subit ensuite un effort F tel que F = PO x 4 D étant le diamètre du clapet, choisi légèrement supérieur à d. L'effort F, supérieur à FR, plaque alors le clapet sur des moyens de butée qui définissent une position fixe pour le clapet, quand celui-ci est écarté de son siège. Le clapet est dit "bistable" du fait qu'il bascule ainsi entre deux positions parfaitement définies. On remarquera que, très avantageusement suivant l'invention, l'amplification dans le rapport (D/d)2 de l'effort qui agit sur le clapet 14, à l'ouverture de celuici, assure un basculement rapide du clapet d'une position à l'autre, sans passages erratiques dans des positions intermédiaires qui seraient à l'origine de pertes de charge variables dans l'espace qui sépare le clapet de son siège, pertes de charge qui affecteraient défavorablement la constance de la pression du liquide dans la buse 12. Suivant un mode de réalisation de l'invention, les moyens de butée définissant la position écartée du clapet 14 sont constitués par la base du bouchon 16 du compartiment 15, bouchon dont la hauteur limite alors la course h du clapet quand celui-ci passe d'une position à l'autre. Pour minimiser les pertes de charge entre clapet et siège on choisira avantageusement hd 4 pour assurer ainsi au moins l'équilibrage des débits d'entrée et de sortie du siège du clapet. Des observations ont montré que, pour un échantillonnage approprié d'utilisateurs, la vitesse v de déplacement du piston est à peu près constante et que la pression P ne dépend pratiquement que des diamètres de la chambre 5 et de l'orifice de sortie de la buse 12. I1 apparaît maintenant que l'invention permet d'alimenter la buse avec un liquide à une pression sensiblement constante, pendant toute la durée d'actionnement manuel du piston. Comme on l'a vu plus haut, cette pression peut avantageusement être assez élevée, de l'ordre d'une dizaine de bars par exemple, pour assurer la production de gouttelettes d'une finesse adéquate. Plus la pression recherchée est élevée, plus l'effort à appliquer au piston est important et il convient alors de prévoir des moyens d'amplification de l'effort développé par l'utilisateur, de manière à ne pas rendre celui-ci trop pénible. Suivant la présente invention, on atteint ce but en incorporant au pulvérisateur les moyens d'actionnement représentés à la figure 2, donnés seulement à titre d'exemple illustratif et non limitatif. Sur cette figure et sur la figure 3, des références identiques à des références utilisées à la figure 1 repèrent des éléments ou organes identiques ou analogues. C'est ainsi qu'on retrouve à la figure 2 la base 4, la chambre 5, le piston 6, la tige 10, la buse 12, le capuchon 13 et le clapet 14 du pulvérisateur de la figure 1A. Le capuchon 13 est fixe et non mobile comme celui de la figure 1A. I1 est modifié en outre de manière à supporter par une articulation 20 un levier 21 qui déborde du capuchon et qui s'appuie sur une roulette 22 solidaire de la buse 12, du clapet 14 et de la tige 10 du piston.Lorsque l'utilisateur appuie sur l'extrémité libre du levier 21, un effort multiplié dans le rapport des bras de levier en cause est appliqué par le levier 21 au piston 6, pour la génération d'une pression de liquide en rapport dans la chambre 5. On a représenté à la figure 3 un autre mode de réalisation du pulvérisateur suivant l'invention, qui se distingue de celui de la figure 1 en ce que la buse de pulvérisation 12 est fixe et non mobile. Cette buse est en effet solidaire de la chambre 5 de la pompe, à laquelle elle est raccordée, à travers le clapet bi-stable 14, par un conduit 23 formé dans la paroi de la chambre 5. Le capuchon 13 est découpé d'une fenêtre latérale 24 dégageant la buse 12, pour pouvoir se déplacer axialement sans buter sur celle-ci. La figure 4, déjà évoquée en préambule de la présente description, illustre les avantages que l'on tire de la présente invention. Le graphe B de cette figure présente l'allure typique de l'évolution de la pression du liquide pendant un actionnement du pulvérisateur selon l'invention. Celle-ci présente un long plateau, qui peut être fixé à 10 bars par exemple, pression très supérieure à celle obtenue avec les pulvérisateurs de la technique antérieure, et des montées et descentes en pression franches, aux extrémités de ce plateau, conformément aux objectifs que l'on s'était fixés. On remarquera en outre que le pulvérisateur suivant l'invention est de conception particulièrement simple, le clapet bistable étant extérieur à la chambre et non intérieur à celle-ci comme c'est souvent le cas des clapets, non bistables, utilisés dans la technique antérieure. Le montage d'un tel pulvérisateur en est simplifié et son coût de fabrication abaissé. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et aux applications citées. C'est ainsi que des moyens d'amplification d'effort connus, autres que ceux représentés à la figure 2, pourraient être incorporés au pulvérisateur suivant l'invention, en lieu et place de ceux-ci. En outre, l'invention n'est pas limitée à la pulvérisation de produits cosmétiques et s'étend bien entendu à la pulvérisation de tous produits liquides, tels que des produits ménagers ou phytosanitaires par exemple. REVENDICATIONS 1. Pulvérisateur de liquide, du type qui comprend une pompe pour prélever un volume prédéterminé de liquide dans un réservoir, formée d'une chambre (5) généralement cylindrique dans laquelle coulisse un piston (6), des moyens (10;23) pour faire communiquer la chambre (5) avec une buse de pulvérisation (12) du liquide contenu dans celle-ci et des moyens pour actionner le piston (6) et comprimer ainsi ce liquide de manière à provoquer la pulvérisation par la buse (12) du liquide comprimé, caractérisé en ce que les moyens de communication entre la chambre et la buse comprennent un clapet bistable (14) taré de manière à s'ouvrir complètement pour une valeur prédéterminée (PO) de la pression du liquide dans la chambre et à se refermer complètement quand la pression de ce liquide retombe en dessous d'une autre valeur prédéterminée, inférieure à la précédente. 2. Pulvérisateur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet (14) coopère avec un siège (18) de diamètre (d) inférieur au diamètre (D) d'un compartiment cylindrique (15) dans lequel il coulisse et qui communique avec la buse de pulvérisation (12). 3. Pulvérisateur conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que ledit compartiment cylindrique (15) est muni de moyens de butée (16) pour arrêter le clapet dans une position prédéterminée quand celui-ci s'écarte de son siège (18). 4. Pulvérisateur conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de butée (16) définissent une course (h) du clapet telle que h > d/4, d étant le diamètre du siège du clapet. 5. Pulvérisateur conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit compartiment cylindrique (15) est coaxial à une tige creuse (10) du piston (6) qui débouche dans la chambre (5) pour raccorder celle-ci à la buse (12). 6. Pulvérisateur conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit compartiment cylindrique (15) est écarté de l'axe du piston (6) et communique, à travers le clapet (14), avec un conduit (23) prévu dans la paroi de la chambre (5) pour raccorder celle-ci à la buse (12). 7. Pulvérisateur conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le clapet (14) est incorporé aux moyens (13; 21) d'actionnement du piston (6), du côté de celui-ci qui est opposé à celui qui fait face à la chambre (5) de la pompe. 8. Pulvérisateur conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le clapet (14) et la buse (12) sont fixes par rapport à la chambre (5). 9. Pulvérisateur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (20,21,22) d'actionnement du piston comprennent un levier (21) actionné manuellement et agencé pour amplifier l'effort qui lui est appliqué et transmettre l'effort amplifié au piston (6). 10. Pulvérisateur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la pression du liquide amené à la buse reste sensiblement constante pendant toute la course du piston (6) sous la poussée des moyens d'actionnement (13; 20,21,22).