Brevet FR2817848A1 — publié le 20020614

La présente invention concerne une micropompe électronique. Cette pompe qui est associée à un actionneur électrique miniature est destinée à la distribution eVou au dosage de produits liquides tels que parfums, cosmétiques ou compositions pharmaceutiques. Les pompes traditionnelles utilisées pour ces applications comportent généralement un corps cylindrique renfermant une chambre de dosage délimitée par un piston et communiquant, d'une part, avec un réservoir via un orifice d'alimentation muni d'un clapet d'admission et, d'autre part, avec l'extérieur via un orifice d'éjection muni d'un clapet d'échappement. Ces pompes sont pourvues, en outre, d'un bouton-poussoir coiffant un tube gicleur raccordé au clapet d'échappement et permettant, par appui manuel, d'enfoncer le piston dans la chambre pour évaluer le produit sous pression. Cependant, dans certains cas, il peut s'avérer utile de motoriser le fonctionnement de ces pompes, ne serait-ce que pour obtenir un plus grand confort d'utilisation grâce à une pulvérisation continue à la manière des distributeurs aérosols à gaz propulseur. Or, la structure des pompes traditionnelles n'est pas adaptée à un mode de fonctionnement continu en particulier du fait que les clapets ont des comportements mécanique et hydraulique incompatibles avec les fréquences usuelles des actionneurs électriques miniatures tels que des moteurs et en particulier une trop grande inertie. La présente invention a pour but de remédier à ces problèmes techniques en modifiant et en adaptant la structure de la pompe à des actionneurs alternatifs extérieurs. Ce but est atteint, selon l'invention, au moyen d'une micropompe, caractérisée en ce que le piston est raccordé à un actionneur alternatif extérieur et en ce qu'au moins l'un des clapets est constitué d'un élément obturant susceptible d'être entraîné en translation, par contact de friction avec ledit piston, successivement dans un sens puis dans l'autre et dont la course dans la chambre est inférieure à celle dudit piston. Selon une caractéristique avantageuse, ledit élément obturant comporte au moins une paroi destinée à venir fermer de manière étanche et périodique l'orifice d'éjection ou l'orifice d'alimentation. Selon une variante, ladite paroi est pourvue d'un jonc. Selon un premier mode de réalisation, l'orifice d'éjection est ménagé sur la paroi latérale dudit corps et ledit élément obturant est constitué d'une douille cylindroconique dont le fond forme le clapet d'admission tandis que son bord latéral supérieur forme le clapet d'échappement. Selon une caractéristique spécifique, la partie inférieure de ladite douille comporte au moins une lumière traversante. Selon une autre caractéristique, la paroi latérale de ladite douille comporte des nervures de guidage en contact avec la paroi interne de la chambre. De préférence, la partie interne du piston est pourvue d'un rainurage latéral et d'une lèvre supérieure assurant l'étanchéité et la butée haute de la course. Selon une variante particulière, le fond eVou le rebord supérieur de la douille comportent un jonc périphérique venant en butée étanche respectivement vers le bas ou vers le haut contre la paroi de la chambre. Selon un second mode de réalisation, l'orifice d'éjection débouche axialement dans ladite chambre et ledit élément obturant du clapet d'échappement est constitué d'une tige engagée d'une part, avec friction dans un alésage du piston et munie, d'autre part, d'une tête portant une paroi transversale susceptible de venir en appui étanche contre l'orifice d'éjection axial. De préférence, ladite tête est logée à l'intérieur d'une cavité dont les parois transversales forment des butées de fin de course. Selon un autre mode de réalisation, l'orifice d'alimentation est ménagé sur la paroi latérale dudit corps et l'élément d'obturation du clapet d'admission est constitué d'une chemise dans laquelle est engagée avec contact de friction la partie interne du piston. De préférence, ladite chemise coopère avec un épaulement annulaire ménagé sur la paroi latérale interne du corps pour limiter sa course. La micropompe de l'invention offre une grande souplesse d'utilisation en permettant une distribution continue et régulière du produit grâce aux fréquences élevées de fonctionnement de l'actionneur (de l'ordre de 30 à 150 Hz). En effet, les déplacements très rapides des éléments obturants des clapets s'effectuent sans à coups du fait de la friction qui assure un freinage. La liaison par friction peut être obtenue, par exemple, en réalisant un léger serrage radial entre le piston et l'élément obturant. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre en référence aux dessins, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation de la micropompe de l'invention, - la figure 2 représente une vue en coupe d'une première variante de la micropompe de la figure 1, - la figure 3 représente deux demi-vues en coupe d'une seconde variante de la micropompe de la figure 1 dans deux phases distinctes, -la figure 4 représente une vue schématique en coupe d'un second mode de réalisation de la micropompe de l'invention, - la figure 5 représente une vue en coupe d'une première variante de la micropompe de la figure 4, - la figure 6 représente une vue en coupe d'une seconde variante de la micropompe de la figure 4. La micropompe représentée sur les figures est pourvue d'un corps cylindrique 1 renfermant une chambre de dosage 10. La chambre 10 a un volume variable en étant délimitée par un piston 2 dont l'extrémité 2a est susceptible de pénétrer à l'intérieur de la chambre. La chambre 10 communique, d'une part, avec un réservoir (non représenté) via un orifice d'alimentation 10a raccordé, le cas échéant, à un tube plongeur 4 et, d'autre part, avec l'extérieur via un orifice d'éjection 10b raccordé ici à un conduit 5. L'orifice d'alimentation 10a est muni d'un clapet d'admission tandis que l'orifice d'éjection 10b est pourvu d'un clapet d'échappement. Selon l'invention, le piston 2 est raccordé dans sa partie externe 2b à un actionneur alternatif tel qu'un micromoteur électrique et éventuellement à un organe de transmission (non représentés) susceptibles de transformer un mouvement de rotation en translation et de communiquer au piston un mouvement de va-et-vient axial. De manière classique, ce mouvement a pour effet, dans le sens du retrait, de créer une dépression dans la chambre 10 et d'aspirer ainsi le produit liquide P depuis le réservoir et dans l'autre sens (sens d'introduction) de comprimer le produit P via l'orifice d'alimentation 1 Oa et de le refouler vers l'extérieur dans la chambre via l'orifice d'échappement 10b. Toutefois, à la différence des pompes traditionnelles où le piston est actionné manuellement au moyen d'un bouton-poussoir et rappelé en position haute par un organe de rappel, le piston est ici déplacé en translation alternative rapide avec des fréquences élevées et en sollicitant des volumes très faibles de produit P, ce qui nécessite des clapets spécifiques. Toujours selon l'invention, il est donc prévu, qu'au moins l'un des clapets d'admission et d'échappement soit constitué d'un élément obturant susceptible d'être entraîné en translation alternative par contact de friction avec la partie interne 2a du piston 2 et donc la course à l'intérieur de la chambre 10 est inférieure à celle du piston. Cet élément obturant comporte au moins une paroi destinée à venir fermer de manière étanche et périodique, l'orifice d'alimentation 1 Oa ou l'orifice d'éjection 10b. Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'orifice d'alimentation 10a est ménagé axialement dans le fond de la chambre 10, tandis que l'orifice d'éjection 10b est réalisé au travers de la paroi latérale du corps 1 en partie haute. Le piston 2 est sous forme d'une tige pleine cylindrique, à bord inférieur biseauté. L'élément obturant est ici constitué d'une douille 3 cylindroconique dont la paroi plane du fond 3a forme le clapet d'admission et la paroi cylindrique du bord latéral supérieur 3b, le clapet d'échappement. La partie inférieure de la douille 3 comporte au moins une lumière traversante 30 assurant le remplissage de la douille, par le produit liquide P, lors de l'admission. La partie interne 2a du piston 2 est pourvue d'un rainurage latéral 20 et d'une lèvre périphérique supérieure 21 coopérant avec un épaulement 11 du corps 1 pour assurer l'étanchéité et former la butée haute de la course. Le rainurage 20 délimite une portée cylindrique qui assure le contact avec friction contre la paroi latérale dynamique intérieure de la douille 3. La paroi latérale extérieure de la douille 3 comporte des nervures 31 de guidage en contact avec la paroi interne de la chambre 10. L'embase 3a de la douille 3 et aussi, ici, son rebord supé- rieur 3c, comportent un jonc périphérique 33 venant en butée étanche respectivement vers le bas contre le fond 13a de la chambre 10 autour de l'orifice 1 osa ou vers le haut contre un rétreint 13b bordant l'orifice 1 Ob. La distance séparant le rétreint 13b du fond 13a délimite donc la course axiale de la douille 3 dans la chambre 10. La course du piston 2 est, quant à elle, déterminée par l'amplitude de déplacement de l'actionneur. Dans la phase d'admission, le piston 2 est tiré axialement vers l'extérieur du corps 1 et ici vers le haut, par l'actionneur en entraînant par friction la douille 3 dans la chambre 10 depuis le fond 13a. Ce déplacement qui constitue le premier temps du cycle de fonctionnement de la pompe soulève l'embase 3a de la douille et libère l'orifice 10a. Le retrait progressif de la lèvre 21 du piston 2 augmente le volume libre de la chambre 10 en créant une dépression vite compensée par l'arrivée du produit P via l'orifice 10a. Conjointement, l'orifice d'éjection 10b est obturé par la paroi du bord supérieur 3b de la douille 3 interdisant ainsi toute entrée parasite du produit se trouvant en aval de l'orifice d'éjection. Lors de son déplacement dans la chambre 10, le bord supérieur 3b de la douille 3 reste en contact étanche avec la paroi interne du corps 1. Ainsi, les lumières 30 constituent-elles un passage obligatoire pour le produit P en direction de l'orifice 1 Ob. Lorsque le jonc 33 du rebord 3c atteint le rétreint 13b, la douille est immobilisée en butée supérieure mais le piston 2 peut lui encore, dans un deuxième temps, poursuivre sa course vers le haut jusqu'à ce que sa lèvre 21 vienne au contact de l'épaulement 11 du corps 1. Dans cette position, représentée sur la figure 1, tout le volume interne de la chambre 10 est occupé par le produit P y compris à l'intérieur de la douille grâce aux lumières 30 et autour du piston grâce aux rainures 20. La durée de cette première phase à deux temps est d'environ 1/60 à 1/300 seconde avec un micromoteur travaillant entre 30 et 150 Hz. Dans la phase successive de refoulement, le piston 2 est poussé axialement vers l'intérieur du corps 1 par l'actionneur. Ce déplacement s'accompagne, dans un premier temps, de la descente de la douille 3 dans la chambre 10 du fait du contact de liaison avec friction. En descendant, la douille 3 libère l'orifice d'éjection 10b et ouvre le clapet d'échappement. Sous la pression créée par le piston 2, le produit P sort alors par le conduit 5. Lorsque le jonc 33 de l'embase 3a atteint le fond 13a de la chambre, le clapet d'admission se ferme et interdit toute sortie parasite de produit par l'orifice 1 osa. Enfin, dans un deuxième temps, le piston 2 poursuit sa course et comprime le reliquat de produit P se trouvant encore dans la chambre 10 qui flue par les lumières 30 et les nervures 20 vers l'orifice 1 Ob, jusqu'à fin de course du piston 2. A ce moment, le cycle en quatre temps est terminé et la nouvelle phase d'admission du cycle suivant peut commencer immédiatement. Dans la variante représentée sur la figure 2, l'orifice d'alimentation 10a est ménagé au travers de la paroi latérale de la chambre 10 tout comme l'orifice d'éjection 10b mais en partie basse et, ici, de façon diamétralement opposée. La lumière 30 est réalisée, de façon centrale, au travers de l'embase 3a de la douille 3. Cette configuration, qui est de fabrication plus simple, peut se révéler aussi particulièrement avantageuse du point de vue de l'encombrement global de la pompe dans le dispositif de conditionnement. Dans la variante représentée sur la figure 3, le corps est réalisé en deux parties 1a, 1b respectivement inférieure et supérieure, solidarisées l'une avec l'autre au moyen d'organes d'encliquetage 14. La demi-vue de gauche représente cette variante dans la position finale de la phase de refoulement tandis que la demi-vue de droite la représente dans la position finale de la phase d'admission. La partie interne du piston 2 est réalisée ici sous forme d'un manchon d'accouplement 22 destiné à coiffer avec friction un moyeu central cylindrique 32 porté par la douille 3. Le piston 2 comporte en outre, en partie supérieure, une nervure périphérique 23 en contact de glissement étanche avec la paroi interne de la chambre 10. Le bord supérieur du manchon 22 se raccorde via une collerette 24 à sa partie externe 2b assurant le raccordement à l'action- neur. La paroi latérale 25 du manchon 22 ménage avec la paroi latérale 34 de la douille 3 un espace intercalaire. Le bord supérieur de la paroi latérale 34 de la douille 3 forme la paroi obturante 3b du clapet d'échappement comme dans les variantes précédemment décrites. Le clapet d'admission est constitué de l'embase 3a de la douille pourvue d'un jonc périphérique 33 destiné à entourer de façon coaxiale et étanche l'orifice d'alimentation 1 osa. Les lumières 30 sont réalisées au travers de l'embase 3a et à l'extérieur radialement du jonc 33. La paroi obturante 3b du clapet d'échappement est réalisée en déport radial sur la paroi latérale 34 de la douille 3. Le diamètre extérieur de la douille 3 est légèrement supérieur au diamètre intérieur de la chambre 10 et du fait de la flexibilité de sa paroi latérale, la douille 3 est logée sous contraintes élastiques dans la partie supérieure 1b du corps. Ainsi, lorsque la paroi 3b se présente en regard de l'orifice d'éjection 1 Ob, elle se plaque de façon étanche contre ledit orifice à la manière du bouchon comme représenté sur la demi-vue droite. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 4, l'orifice d'éjection 10b débouche axialement et en partie supérieure dans la chambre 10, tandis que l'orifice d'alimentation 10a est latéral. L'élément obturant du clapet d'échappement est constitué ici d'une tige 6 engagée d'une part, avec friction, dans un alésage central 26 du piston 2 et munie, d'autre part, d'une tête 61 portant une paroi tronconique 6b susceptible de venir, en phase d'admission, en appui étanche contre l'orifice d'éjection 10b de profil également tronconique en formant soupape. En phase d'expulsion, la tête 61 du clapet vient au contact de l'épaulement interne 10e par l'intermédiaire de nervures ou de saignées 6c ménagées sur le dessus de la tête 61. Ces nervures ou saignées 6c permettent ainsi le passage du produit expulsé. Le plus grand diamètre de la tête 61 est supérieur à celui du corps cylindrique 6a de la tige 6. La tête 61 est emprisonnée avec liberté de translation à l'intérieur d'une cavité 10c dont les parois transversales forment donc deux butées de fin de course et qui communiquent avec la chambre 10 par un conduit cylindrique 10d. Le profil de la paroi transversale amont de la cavité 10c, formant siège de soupape et délimitant l'orifice d'éjection 10b, est adapté à la géométrie tronconique de la paroi 6b de la tête 61. L'élément obturant du clapet d'admission est constitué de la paroi latérale 25 du piston 2 pourvue, le cas échéant, de joints périphériques 27. Dans la première variante de réalisation de la figure 5, l'élément obturant du clapet d'admission est constitué d'une chemise 7 dans laquelle est engagée, de façon coaxiale et avec contact de friction, la partie interne 2a du piston 2. La chemise 7 est réalisée avec deux diamètres différents de façon à coopérer avec un épaulement périphérique annulaire 17 ménagé sur la paroi latérale interne du corps 1 pour limiter sa course. La position de l'épaulement 17 est déterminée notamment en fonction de la hauteur de la chemise 7, de telle sorte qu'en phase de refoulement, le bord libre 7a de la paroi externe de la chemise 7 puisse venir fermer de façon étanche l'orifice d'alimentation 1 osa. Le piston 2 est donc ici en contact de friction avec deux éléments obturants indépendants, dont les courses respectives peuvent être réglées de façon optimale. Cette variante permet ainsi, lors du recul du piston 2, d'obtenir conjointement une aspiration continue du produit P dans la chambre 10 et non une admission globale en fin de course. Toujours dans cette variante, le conduit d'éjection 10d définit, à l'intersection avec la paroi amont de la cavité 1 Oc, un coin 1 Of assurant au contact de la paroi 6b une ligne d'étanchéité circulaire en position de fermeture du clapet d'échappement. Dans la seconde variante de réalisation représentée sur la figure 6, la pompe comprend un capot 8 fixé de façon amovible (par vissage ou encliquetage) sur la partie supérieure du corps 1. La tête 61 est ici réalisée sous forme cylindrique avec un jonc 66 assurant la fermeture de l'orifice d'éjection 10b par contact étanche sur une ligne circulaire avec la paroi inclinée en regard. Le capot 8 est pourvu d'un orifice de pulvérisation 80 et d'un réseau amont de canaux tourbillonnaires (non représentés) ménagés sur sa paroi interne. En outre, la tige 6 de l'élément obturant du clapet d'échappement se prolonge, au-delà de la tête 61, par un noyau 60 susceptible de fermer les canaux tourbillonnaires dans sa position haute, en phase de refoulement. Le noyau 60 est réalisé d'une seule pièce avec la tige 6 et dans le prolongement de la tête 61. Ce capot 8, lorsque la pompe est à l'arrêt, est actionné par vissage ou encliquetage en appliquant une pression sur le noyau 60 qui vient forcer le contact de la paroi 6b de la tête de tige contre la paroi de l'orifice 10b. Ce contact positif assure l'étanchéité globale du système, quelle que soit la position d'arrêt de l'actionnemeur électrique. Mais à l'arrêt de l'actionneur, le piston 2 se trouve bloqué dans une position aléatoire. REVENDICATIONS 1. Micropompe pourvue d'un corps cylindrique (1) renfermant une chambre de dosage (10) délimitée par un piston (2) et communiquant, d'une part, avec un réservoir via un orifice d'alimentation (10a) muni d'un clapet d'admission et, d'autre part, avec l'extérieur via un orifice d'éjection (10b) muni d'un clapet d'échappement, caractérisée en ce que le piston (2) est raccordé à un actionneur alternatif extérieur et en ce qu'au moins l'un desdits clapets est constitué d'un élément obturant (3,6, 7) susceptible d'être entraîné en translation, par contact de friction avec ledit piston (2), successivement dans un sens puis dans l'autre et dont la course dans la chambre (10) est inférieure à celle dudit piston. 2. Micropompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit élément obturant (3,6, 7) comporte au moins une paroi (3a, 3b, 6b, 7a) destinée à venir fermer de manière étanche et périodique l'orifice d'éjection (10b) ou l'orifice d'alimentation (10a). 3. Micropompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite paroi (3a, 3b, 6b, 7a) est pourvue d'un jonc (33,66). 4. Micropompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'orifice d'éjection (10b) est ménagé sur la paroi latérale dudit corps (1) et en ce que ledit élément obturant est constitué d'une douille cylindroconique (3) dont le fond (3a) forme le clapet d'admission tandis que son bord latéral supérieur (3b) forme le clapet d'échappement. 5. Micropompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que la partie inférieure de ladite douille (3) comporte au moins une lumière traversante (30). 6. Micropompe selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que la paroi latérale de ladite douille (3) comporte des nervures de guidage (31) en contact avec la paroi interne de la chambre (10). 7. Micropompe selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la partie interne (2a) du piston (2) est pourvue d'un rainurage latéral (20) et d'une lèvre supérieure (21) assurant l'étanchéité et la butée haute de la course. 8. Micropompe selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le fond (3a) eVou le rebord supérieur (3b) de la douille (3) comportent un jonc périphérique (33) venant en butée étanche respectivement vers le bas ou vers le haut contre la paroi de la chambre (10). 9. Micropompe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'orifice d'éjection (1 Ob) débouche axialement dans ladite chambre (10) et en ce que ledit élément obturant du clapet d'échappement est constitué d'une tige (6) engagée, d'une part, avec friction dans un alésage (26) du piston (2) et munie, d'autre part, d'une tête (61) portant une paroi transversale susceptible de venir en appui étanche contre l'orifice (6b) d'éjection axial (10b). 10. Micropompe selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite tête (61) est logée à l'intérieur d'une cavité dont les parois transversales forment des butées de fin de course. 11. Micropompe selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisée en ce que l'orifice d'alimentation (10a) est ménagé sur la paroi latérale dudit corps (1) et l'élément d'obturation du clapet d'admission est constitué d'une chemise (7) dans laquelle est engagée avec contact de friction la partie interne (2a) du piston (2). 12. Micropompe selon la revendication 11, caractérisée en ce que ladite chemise (7) coopère avec un épaulement annulaire (17) ménagé sur la paroi latérale interne du corps (1) pour limiter sa course.