Brevet FR2800997A1 — publié le 20010518

La présente invention concerne un dispositif de distribution de produit fluide destiné à être monté sur un récipient contenant le produit fluide à distribuer. Il fonctionne à cadence rapide et comprend à cet effet des moyens d'actionnement permettant d'actionner rapidement et répétitivement une pompe de manière à obtenir un jet de produit fluide sensiblement continu. Ce genre de dispositif à cadence rapide peut être utilisé dans de nombreux domaines et notamment ceux de la parfumerie, de la cosmétique et de la pharmacie. On connaît par exemple du document FR-2 671 986 un dispositif de ce type utilisant une pompe classique mettant en oeuvre un piston coulissant de manière étanche dans un corps, le piston étant actionné au moyen d'une tige d'actionnement surmontée d'un poussoir incorporant un gicleur de pulvérisation. La tête de distribution est connectée à un plongeur qui peut se déplacer en va-et-vient dans un solénoïde. La pompe utilisée dans ce dispositif de distribution est une pompe manuelle qui est normalement utilisée pour être actionnée à l'aide d'un doigt d'une main. Dans ce type de pompe manuelle, la force nécessaire pour enfoncer la tige d'actionnement est relativement importante, à savoir de l'ordre de 2 à 3 kilogrammes, ceci en raison des forces de frottement au niveau du piston qui doit coulisser de manière étanche contre la paroi interne du corps de pompe. Par conséquent, lorsque cette pompe manuelle est actionnée à l'aide d'un solénoïde, la puissance de ce dernier doit être considérable, ce qui implique une consommation d'énergie. Le solénoïde doit par conséquent être volumineux ainsi que les batteries d'alimentation. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités de l'art antérieur en définissant un dispositif de distribution à cadence rapide dont les moyens d'actionnement peuvent être de faible puissance et par conséquent être contenu dans un volume réduit. Pour atteindre ce but, la présente invention propose un dispositif de distribution à cadence rapide comprenant: a. une pompe à produit fluide définissant: - une chambre de pompe de volume variable, - un clapet d'entrée permettant au produit fluide de rentrer dans la chambre de pompe, - un clapet de sortie permettant au produit fluide sous pression de sortir de la chambre, - un orifice de distribution en aval du clapet de sortie, et 2 2800997 b. des moyens d'actionnement à cadence rapide, adaptés à faire varier rapidement et répétitivement le volume de la chambre de pompe de manière à créer, à la sortie de 1 'orifice de distribution, un jet de produit fluide sensiblement continu, la chambre de pompe comprenant une paroi sous la forme d'une membrane souple déformable sur laquelle agissent les moyens d'actionnement. En utilisant une membrane souple déformable à la place d'un piston coulissant, on élimine totalement les forces de frottement au niveau de la chambre de pompe. La force nécessaire à la déformation de la membrane peut être déterminée à un niveau très bas en jouant par exemple sur l'épaisseur de la membrane. Plus la membrane est facilement déformable, moins les moyens d'actionnement ont besoin d'être puissants. On peut ainsi réaliser un dispositif de distribution ayant un volume très réduit. Un principe de la présente invention est de réduire au minium, voire d'éliminer, les forces de frottements au niveau de la pompe. Selon une forme de réalisation, la chambre de pompe, les clapets d'entrée et de sortie, et l'orifice de distribution font partie d'un premier sousensemble comportant des moyens de fixation sur un récipient. D'autre part, les moyens d'actionnement font partie d'un second sous-ensemble monté de manière amovible sur le premier sousensemble. Il est à noter que contrairement aux dispositifs de distribution de l'art antérieur précités, l'orifice de distribution est fixe par rapport à un réservoir sur lequel la pompe est montée. On obtient ainsi un jet de produit fluide continu et parfaitement localisé. Selon une forme de réalisation pratique, le premier sous-ensemble comprend un corps et une pièce reliée audit corps pour former ensemble ladite chambre de pompe. La liaison peut par exemple être réalisée par un encliquetage étanche. Selon un autre aspect de l'invention, la membrane forme un appendice d'actionnement coopérant avec lesdits moyens d'actionnement pour déformer la membrane. Avantageusement, l'appendice comprend un plongeur et les moyens d'actionnement comprennent un solénoïde dans lequel le noyau se déplace en va-et-vient. Là encore, il n'y a pas de force de frottement, de sorte que toute l'énergie fournie par le solénoïde est pratiquement entièrement utilisée pour expulser du produit fluide hors de la chambre de pompe. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, qui pourrait éventuellement être mise en oeuvre avec un autre type de pompe, le clapet de sortie comprend un siège de clapet et un organe de clapet mobile sollicité élastiquement sur ledit siège, l'organe de clapet mobile servant de moyens de piston pour refouler le produit fluide situé en aval vers l'orifice de distribution. Le produit fluide refoulé hors de la chambre de 3 2800997 pompe a pour effet d'ouvrir le clapet de sortie en déplaçant l'organe de clapet mobile. Le déplacement de l'organe de clapet mobile a pour effet de refouler le produit fluide situé entre lui et l'orifice de distribution vers ce dernier. L'organe de clapet mobile remplit ainsi une double fonction. Pour ce faire, l'organe de clapet mobile est logé dans une chambre de clapet dans laquelle il se déplace avec un écart réduit. L'organe de clapet mobile occupe ainsi pratiquement toute la section de la chambre de clapet sans pour autant venir en contact avec ses parois. L'écart réduit présent entre l'organe de clapet mobile et la chambre de clapet permet d'éliminer les forces de frottement qui existeraient si l'organe de clapet mobile était en contact avec la chambre de clapet. Si l'élimination des forces de frottement n'était pas un problème de la présente invention, l'organe de clapet mobile pourrait venir en contact de glissement étanche avec la paroi de la chambre de clapet sur la majeure partie de sa course et définir en fin de course un ou plusieurs passages permettant au produit fluide refoulé hors de la chambre de pompe de passer de l'autre côté de l'organe de clapet mobile. Cette forme de réalisation n'est pas avantageuse dans la présente invention pour les raisons susmentionnées de forces de frottement. Bien qu'il n'y ait pas de contact étanche, un écart réduit entre l'organe de clapet mobile et la chambre de clapet permet d'utiliser l'organe de clapet mobile comme piston de refoulement. Le produit refoulé hors de la chambre de pompe ne passe pas directement de l'autre côté de l'organe de clapet mobile en raison du passage de section réduite qu'il rencontre au niveau des bords de l'organe de clapet mobile. Ainsi, le produit fluide vient pousser l'organe de clapet mobile qui, lui, pousse le produit fluide vers l'orifice de distribution. En somme, la déformation de la membrane souple entraîne le déplacement de l'organe de clapet mobile de manière hydraulique, et le déplacement de l'organe de clapet mobile a pour effet de refouler le produit fluide stocké dans la chambre de clapet vers l'orifice de distribution. L'invention sera plus amplement décrite en référence aux dessins joints donnant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de la présente invention. Sur les dessins: - la figure 1 est une vue en section transversale à travers un dispositif de distribution selon l'invention monté sur le col d'un récipient, - la figure 2 est une vue éclatée du dispositif de distribution de la figure 1 monté sur un col de récipient, - la figure 3 est une vue en section transversale à travers un clapet de sortie selon une première forme de réalisation, et 4 2800997 - la figure 4 est une vue similaire à celle de la figure 3 pour une seconde forme de réalisation d'un clapet de sortie. On se référera tout d'abord à la figure 2 qui est une vue éclatée qui montre plus clairement la totalité des éléments constitutifs du dispositif de distribution selon l'invention. Il peut être décomposé en deux sous-ensembles 1 et 2, dont le premier i comprend une pompe et le second sous-ensemble 2 comprend des moyens d'actionnement. Selon l'invention, le second sous-ensemble 2 est relié au premier sous-ensemble 1 de manière amovible, par exemple par encliquetable comme on le verra ci-après. Le premier sous-ensemble 1 est fixé sur le col 30 d'un récipient qui n'est que partiellement représenté sur les figures 1 et 2. Cette fixation peut être réalisée par encliquetage comme représenté sur les figures, mais d'autres techniques telles que le vissage ou le sertissage sont également possibles. Plus précisément, le premier sous-ensemble comprend un corps 11 et une pièce rapportée 12 sur le corps 11. Les moyens d'encliquetage sur le col 30 du récipient 3 consiste en une jupe périphérique 115 à l'extrémité de laquelle est formé un cordon d'encliquetage qui fait saillie vers l'intérieur de manière à venir se loger sous le rebord épaissi du col 30. L'étanchéité sur le col 30 du récipient peut être réalisée au moyen d'une lèvre auto-jointante 116 qui se présente sous la forme d'une bride qui vient en contact étanche avec le bord interne du col 30. Le corps 11 définit également une ouverture d'entrée 110 autour de laquelle peut s'étendre un manchon de raccordement pour un tube plongeur 111. Autour de l'ouverture d'entrée 110, s'étend une douille 113 qui définit partiellement une chambre de clapet d'entrée. Pour compléter cette chambre de clapet d'entrée, la douille 113 est coiffée d'un godet 13 percée d'un trou 131. A l'intérieur de la chambre ainsi formée par la douille 113 et le godet 13 est logé un organe de clapet d'entréel31 sous la forme d'une rondelle sollicitée élastiquement par un ressort 15 sur l'ouverture d'entrée 110 pour l'obturer de manière étanche. Le corps 11 définit également un rebord d'encliquetage 114 qui coopère avec la pièce rapportée. La liaison entre la pièce rapportée 12 et le corps 11 est étanche au niveau de leur encliquetage, et ils définissent ainsi ensemble une chambre de pompe 112 qui communique avec le récipient 3 par l'intermédiaire du tube plongeur 111 et de l'ouverture d'entrée 110 lorsque le clapet 131 est ouvert. La pièce rapportée 12 s'étend autour du godet 13 avec une paroi périphérique 120 dont l'extrémité inférieure forme un profil d'encliquetage coopérant avec le rebord d'encliquetage 114 du corps 11. Cette paroi périphérique 120 peut se présenter sous forme cylindrique et son extrémité supérieure est fermée par une paroi, qui selon l'invention, se 2800997 présente sous la forme d'une membrane souple déformable 121. La paroi périphérique 120 et la membrane souple 121 forment ensemble avec le corps 11 une chambre de pompe 112. Cette chambre 112 est obturée à l'entrée 110 par l'organe de clapet mobile bas 14. La chambre 112 présente également une sortie 124 qui est obturée par un organe de clapet mobile 16 sollicité élastiquement par un ressort 16 sur un siège 126. Le conduit de sortie 124 ainsi que le siège 126 sont formés par la pièce rapportée 12. La pièce rapportée 12 forment également un logement 125 dans lequel est logé l'organe de clapet mobile 16, le ressort 17, mais également un noyau de gicleur 18 ainsi qu'un gicleur 19. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1, 2 et 3, il s'agit d'un gicleur à orifice de sortie unique 195 qui forme ensemble avec le noyau 18 des canaux de tourbillonnement 192 ainsi qu'une chambre de tourbillonnement 194. Le noyau 18 forme avec l'organe de clapet mobile 16 ainsi qu'avec les parois latérales du logement 125, une chambre de clapet de sortie 167 dans laquelle du produit fluide est stocké. Il est à noter que l'orifice de distribution 195 ainsi que le logement 125 sont fixes par rapport au récipient contrairement à la tête de distribution du document de l'art antérieur précité. En effet, le seul organe mobile de la pièce 12 est la membrane souple déformable 121. Pour l'actionnement de cette membrane 121, il est prévu un appendice d'actionnement 122 qui est avantageusement formé de manière monobloc avec la pièce 12. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures, l'appendice 122 comprend un plongeur 123 destiné à coopérer avec un solénoïde 23 qui fait partie du second sous-ensemble 2. En effet, le second sous-ensemble 2 se présente sous la forme d'un capuchon comprenant un corps 20 dans lequel est logé le solénoïde 23, l'électronique nécessaire au fonctionnement du solénoïde 23 ainsi qu'une batterie sous la forme d'une pile changeable. A son extrémité supérieure, le second sous-ensemble 2 forme un poussoir 21 pour établir le contact électrique et ainsi activer le solénoïde 23. Comme tout solénoïde, le solénoïde 23 comprend un logement central 24 dans lequel le plongeur 123 du premier sous-ensemble 1 peut se déplacer en va-et-vient lorsque le solénoïde 23 est alimenté. Ainsi, la membrane souple déformable 21 peut être déformée rapidement et répétitivement à mesure que le plongeur 23 se déplace en va-et-vient dans le solénoïde 23. Selon l'invention, le second sous-ensemble 2 est monté sur le premier sous-ensemble 1 par encliquetage; à cet effet, le corps 20 forme à proximité de son extrémité inférieure des saillies d'encliquetage 211 destinée à coopérer avec la jupe extérieure 115 que forme le corps 11 du premier sous- ensemble 1, comme on peut le voir sur la figure 1. De préférence, le second sous-ensemble 2 est encliqueté de manière amovible sur le premier sous-ensemble 1 de sorte qu'il peut en 6 2800997 être retiré ce qui permet sa réutilisation. En effet, le second sousensemble 2 comprend une électronique relativement coûteuse alors que le premier sous-ensemble 1 est essentiellement constitué de pièces de matière plastique moulée, donc d'un prix de revient relativement bas. Par conséquent, une fois que le récipient 3 est vide, celui-ci peut être jeté avec le premier sous-ensemble 1 monté dessus alors que l'on préserve le second sous-ensemble 2. Bien qu'un solénoïde et un plongeur associé aient été utilisés pour illustrer la présente invention, on peut imaginer d'autres moyens d'actionnement, par exemple, purement mécaniques avec un moteur. Le fonctionnement d'un tel dispositif de distribution est particulièrement simple. En appuyant sur le poussoir 21, le contact électrique est établi et le solénoïde 23 est alimenté. Ceci a pour effet d'actionner le plongeur 123 qui est relié à l'appendice 122, de sorte que la membrane 121 est rapidement déformée. Lors de la montée du plongeur 123, le clapet bas 14 s'ouvre et le clapet haut 16 se ferme alors que pendant la descente du plongeur 123, le clapet bas 14 se ferme et le clapet haut 16 s'ouvre. Etant donné qu'il n'y a aucune force de frottement dans une telle pompe, la puissance du solénoïde 23 peut être extrêmement réduite, ainsi que son alimentation (pile), de sorte que le second sous-ensemble 2 peut présenter des dimensions particulièrement réduites. On se référera maintenant aux figures 3 et 4 pour expliquer la structure et le fonctionnement du clapet de sortie 16 du dispositif selon l'invention. Il est à noter que ce clapet de sortie peut être utilisé dans d'autres types de pompe, pas seulement à cadence rapide, bien qu'il trouve une application privilégiée avec ce type de pompe. Selon l'invention, l'organe de clapet mobile 16, en plus de sa fonction d'obturation sélective du canal de sortie 124, remplit ainsi une fonction additionnelle de moyens de piston pour refouler le produit fluide stocké dans la chambre de clapet 167 vers l'orifice de sortie 195. Après la première utilisation, la chambre de clapet 167 est remplie de produit fluide. En alimentant le solénoïde par pression sur le poussoir 21, la membrane 121 est déformée ce qui a pour effet de refouler du produit fluide à travers le conduit de sortie 124. Le produit fluide sous pression arrive contre l'organe de clapet mobile et le décolle de son siège 126. L'organe de clapet mobile effectue pour cela un déplacement translatif en direction de l'orifice de distribution 195. Au cours de ce déplacement translatif, l'organe de piston mobile 16 déplace également le produit fluide stocké dans la chambre 167. Par conséquent, la produit fluide qui arrive sous pression dans le canal de sortie 124 n'est pas celui qui est distribué au niveau de l'orifice de sortie 195 mais celui qui est temporairement stocké dans la chambre de clapet 167. Dès que l'organe de clapet mobile 16 regagne sa 7 2800997 position de contact étanche sur le siège 126, le produit fluide présent entre lui et le siège 126 est refoulé dans la chambre de clapet haut 167 du fait que l'organe de clapet mobile est sollicité par le ressort 17. A la prochaine arrivée de produit fluide sous pression dans le canal de sortie 124, le même processus se répète: le produit fluide pousse l'organe de clapet mobile qui pousse lui-même le produit stocké dans la chambre 167 vers l'orifice 195. Lorsqu'il regagne son siège, le produit fluide situé en amont passe dans la chambre 167. Cette fonction de moyen de piston que remplit l'organe de clapet mobile 16 est possible en raison de sa configuration à l'intérieur du logement 125. En effet, le logement définit une paroi interne cylindrique, et l'organe de clapet mobile 16 se présente sous la forme d'un disque dont le diamètre n'est que très légèrement inférieur à celui du logement de sorte que l'écart entre le bord du disque 16 et le logement 25 est très réduit. Le disque 16 se déplace donc à l'intérieur du logement 125 avec un écart très réduit, de sorte que le produit sous pression rencontre une résistance à l'écoulement à ce niveau. On peut également envisager une forme de réalisation dans laquelle la rondelle 16 vient en contact étanche de coulissement contre la paroi interne du logement 125 sur une partie de sa course o le contact serait par exemple interrompu par des saillies réalisées dans la paroi interne du logement 125. Cette solution, dans laquelle le piston 16 remplit alors littéralement la fonction d'un piston, n'est pas avantageuse dans la présente invention qui cherche à réduire, voire à éliminer, les forces de frottement dans la pompe. Par conséquent, il est préférable que le disque 16 se déplace avec un écart réduit dans la chambre 125, ce qui permet d'éliminer les forces de frottement tout en garantissant une fonction de piston acceptable. Pour assurer un déplacement translatif du disque 16, il est prévu des nervures de guidage 127. Sur la figure 3, on a représenté un gicleur selon une première forme de réalisation mise en oeuvre sur les figures 1 et 2. Dans cette forme de réalisation, il y a un orifice de distribution unique 195 en amont duquel sont formés des canaux de tourbillonnement 192 ainsi qu'une chambre de tourbillonnement 194. Ainsi, le jet de produit fluide distribué à la sortie de l'orifice 95 est un jet de produit continu pulvérisé. Dans une seconde forme de réalisation représentée sur la figure 4, le gicleur est formé par une plaque de gicleur 19' dans laquelle sont percés plusieurs orifices de distribution 195. La distribution du produit fluide est alors plus étendue. Grâce à l'invention, on peut fabriquer des dispositifs de distribution d'encombrement très réduit qui émettent un jet de produit pulvérisé continu de bonne qualité. 8 2800997 Revendications: 1.- Dispositif de distribution à cadence rapide comprenant: a. une pompe à produit fluide (1) définissant: - une chambre de pompe (112) de volume variable, - un clapet d'entrée (14) permettant au produit fluide de rentrer dans la chambre de pompe, - un clapet de sortie (16) permettant au produit fluide sous pression de sortir de la chambre, - un orifice de distribution (195) en aval du clapet de sortie, et b. des moyens d'actionnement à cadence rapide (2), adaptés à faire varier rapidement et répétitivement le volume de la chambre de pompe de manière à créer, à la sortie de 1 'orifice de distribution, un jet de produit fluide sensiblement continu, caractérisé en ce que la chambre de pompe comprend une paroi sous la forme d'une membrane souple déformable (121) sur laquelle agissent les moyens d'actionnement. 2.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la chambre de pompe (112), les clapets d'entrée (14) et de sortie (16), et l'orifice de distribution (195) font partie d'un premier sous-ensemble (1) comportant des moyens de fixation (115) sur un récipient (3). 3.- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les moyens d'actionnement font partie d'un second sous-ensemble (2) monté de manière amovible sur le premier sous- ensemble. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'orifice de distribution est fixe par rapport à un réservoir sur lequel la pompe est montée. 5.- Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le premier sousensemble (1) comprend un corps (11) et une pièce (12) reliée audit corps pour former ensemble ladite chambre de pompe (112). 6.- Dispositif selon la revendication 5, dans lequel ladite pièce (12) forme la membrane (121). 7.- Dispositif selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle ledit corps (11) reçoit le clapet d'entrée (14). 8.- Dispositif selon la revendication 5, 6 ou 7, dans lequel ledit corps (11) forme lesdits moyens de fixation (115). 9 2800997 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, dans lequel ladite pièce (12) reçoit le clapet de sortie (16) et l'orifice de distribution (195). 10.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, dans lequel la pièce (12) est encliquetée sur le corps de manière étanche. 11.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la membrane (121) forme un appendice d'actionnement (122) coopérant avec lesdits moyens d'actionnement (2) pour déformer la membrane. 12.- Dispositif selon la revendication 11, dans lequel l'appendice (122) comprend un plongeur (123) et les moyens d'actionnement (2) comprennent un solénoïde (23) dans lequel le noyau se déplace en va-et-vient. 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le clapet de sortie comprend un siège de clapet (126) et un organe de clapet mobile (16) sollicité élastiquement sur ledit siège, caractérisé en ce que l'organe de clapet mobile sert de moyens de piston pour refouler le produit fluide situé en aval vers l'orifice de distribution. 14.- Dispositif selon la revendication 13, dans lequel l'organe de clapet mobile est logé dans une chambre de clapet (167) dans laquelle il se déplace avec un écart réduit.