Brevet FR2963575A1 — publié le 20120210

DISPOSITIF O'.EjECTION DE. OUS FORME DE P.41CROGOUTTES DoMaine:. letniue Pirîvelritie Lln\renfion concerne un .dispositif d'éjection liquide sous forme de niicrôgouttes. 0nyention concerne plus partieuliérernent tee dispositifs d'éjeeitidri de liquide sous formé de rnicrogonttes qui «es. eree. dont creinx défini Une Cambre ouverte qui st. destinée e recevoir le liquide, uns ptagOé coopérant avec ie corps pour refermer la CiTi-adt.iré .0; définissant des trous çliéjection. du libuido, ét .e moyen pour générer une surpression dans etiarnbre pour éjeçter le liquide par trous. .La plaque est ainsi rapportée star le corps pour définir la chambre qui est destinée a .servir de éserüoir de liquide. Et.alde technig .. antérieure Les dispositifs de ce type sont.~; ar exemple décrits dahs demande brevet F.R?86896:6., Selon la figure 3 de ce document, le corps creux, qui définît Une chambre bouverte destinée àr recevoir .e est constitué d'un joint torique déformable 4e d'Une première plaqua 11 plane. Une deuxième plaque 5 comporte des trous :_l'éjection. de liquide 3, -et Coopère avec le ide 4 pour chambre. Le dispositif comporte également moyen pour générer une surpression der?s la chambre pour éjecter le les trous 3. Ce moyen comporte notamment une plaque piézo-éter.îtrique 7 rapportée sur la .première plaque métallique La plaque ézo-électridne'7 provoque un déplacement relatif des deux plaques `111 et5aboutissent à rejcctîon d n. liquide présent dan? la cE ar rdre par lés troue.. 3 de .sortie sous la. forme de gouttes. La plaque de ce dispositif, dans [agnelle sent définis i0streus.'5.. dléjection duliquide.'. est -en plexiglas.. Un inconVénient de de i-j1arlti.e 5 est que le çi.,iaMètriti des orifices ainsi que leur qualité (g om ri , état de...Sdrfee, etc.) ne sont pas Satisfaireante. C'est pour quo!E ce document propose d'avoir recours à des fragments de capillaire 18 insérés et fixés dans des orifices 19 (figure 7 du document).. Uh orifice 19 muni d'Un .fragMent de :capillaire 1 forrtié ainsi un orifice d'éjection .3., ie diamètre moyen del' 'orifice étant de l'ordre 70pm. Un inconvénient. est que le procédé de. fabrication des orifices 3 est eompliqué à Mettre en ou Ire indtistriellementè faible coût, et reste limité dan, l'obtention de diamètres inférienre dés orifices «éjeeibn die Peur maintenir la. première plaqué Il. deuxième plaque 5 et .1e joint torii ue rassemblés entre eux.; le document propose d'avoir recours à un système. de bridage.. Un premier Systénie 3:0 bridage consiste .à ueiser une bague de Serrage 13, La bagne de serrage 43 appuie sur prerniero plaque 11. E:t un mécanisme d'encliquetage 1..5 prend de serrage 13, la ire miè e plaque Il., joint torique 4 et deeérno plaque 5. Un deuxième systèmtt représenté dans la. figure 2 de 'Ce document, CersiSte à rerripiaeér enédanisffie d encliquetage 15. par des boulons 1.4 traversant la plaque 5 et bagne de serrage 13.. Le fait d'avoir reeoes à r-es systèmes 35 de bridage permet dlobtenir un assemblage réversible, sans eofiage set:00re. Ce typede y}sténo de bridage présente cependant de nombreix inconvénients: un oies inconvénients .est que 'assemblage du 2 joint 4.e~ des plaqués e± 11 est difficile .et. çornpliquè-à mettre .en oeuvre .industriellement.. Un -autre. "inconvénient est le coût. prohibitif. iOhérent:à ce type de dispositif assemblé de cette façon.. feijttt,,dè Ilnentiorl L'inventiona pour but de remédier à ces inconvénients. Pour y parvenir, l'invention fournit un 5 dispositif d'éjection de liquide sous forme de microgouttes, dans lequel le diamètre des orifices d'élection peut être diminué, dont la structure est simplifiée, dont la mise en oeuvre industrielle est plus facile> notamment pour une mise en oeuvre industrielle en très grande série, et ce à un faible coût L'invention concerne ainsi ondispus#it cF cfmn Q4u~e sous forme de rni ttemqui 10 comporte un corps creux dont ie creux définit une chambre ouverte quÜeytdemi!néw10!k4ujdé. une plaque coopérant avec ie corps peur refermer là ohurnb/e' et définissant des trous déjection üu li'uide: et un moyen pour générer uoamurpremsibndans |eohunnbnapoe Ajectorie!iqu/de par{e$tu1uo. Selon l'invention, le dispositif comporte d'aoy.paduoCorps.':q.0 eotem:acie i .d'autna per unepiaqugtoopëræmt.aveo!ecurpSetdéfhninSant.feyteOuS déjection du liqude qui est constituée 15 de. niokel .électrm-dépooé. Et une surface de oeUo p}aAVe de nioke!éleotrV.déposé oetfixée sur ame eurfade de Corps par iee sciai:lare à Grâce à. l'eMplei eunedetelle q.dV~ ~ait. la réaliser de .spéçlaliee nos jours, il est en effet possible de réaliser des trous d'éjection de liquide dont te diamètre, la géométrie et t'ëtad de Surface, et bæ répéta bi!~é . :Sunt parfaitement adaptés à un usæAe d~~~cÜ~n de liquide :sous 20 forme de rmcrogouttes. Le qualité de fabrication de ces plaques de nickel é{entFn-dépooéest ieUeg4'iin'y upus beSoin d'avoir recours à ::den Opérations' complémentaires de retouche ou de rectification Pour former les trous déjection. Leo trous formés de8s cmm plaques sont calibrés. au moment de [opera§on d`éledtro-gépoa0ondVniékæ!. De pue -grâce é (irivention oette plaque de ~~~~ est fixée rigideffient et de 25 :Manière étanche ~u corps em acier inoxydable,. En offet> ks.aeudVræ ~Yétæhn contee uGe exo-ei!emüa fixation de ta type. de Flaque .sel:*.00rPs en acier inoxydable tout an assurant :Une é\anohéité pour ænopêeheriout fuüede\1qVide. Dans un mode de réalisation de l'invention qui n'est pas limitatif, !ecurpypæül ~~ecnnst~mé d`uno piéoe de typo.. tubulaire et d'4n couvercle qui referme une extrémité -da )a piète de type- tabulaire> 30Les épaisseurs de la pièce tubulaire et du Couvercle. peuvent être différentes oup avoir des uenactér\mUque$ mécaniques différentes 'entré la piète.. do typetubalohe et io ouumorc}V' Le couvercle petit ~!~#i dQfennabiaet former padie du moyen pour générer une surpression en faiearÉ vaderie volume de la chambre contenant te liquide. Le couvercle pouf être en :.ad/o/ inoxydable él peut être fixé do nnani$re étanoha à ie piàoe dé '55 type 'tubulaire qui est également enæoieraosonnbiage: üuosavorcieet de ia..piàce da type tubulaire peut être fait par une soudure, Le moyen pour générer une surpression peut comporter un buzzer. Ce buzzer peut être constitue du couvercle déformable formant une première élect;ode, d'une seconde électrode et d'une couche de céramique interposée entre ce couvercle et la sec :ide électrode. Le moyen pour générer une surpression peut cornpofter un moyen de commande de deux 5 électrodes ; ces électrodes étant reliées à ce moyen de commande. Le. dispositif peut comporter r_ n circuit d'alimentatien de liquide qui remplit la. chambre par un orifice:ealiMentation et orifice petit être-défini dans l.e corps. Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication .00 dispositif préSenté l'invention, la plaque de nickel éiectre-dépOSée est fixé: Sur le corps en acier Inoxydable 10 par une-soudure ;à .Fétain, Le procédé comporte une étape de préparation des Stirfaees è assembler .00 corps et de. la plaque 01 consiste. en .un aven une solution à ba.S.si d'acide phosphorique des deux surfaces à aSseMbier: Ce mouillage faVOriee l'acCred.hage de l'étain d'une parts e le surface en. acier inoxydable du corps et d'autre part sur la.trface de la plaqOe de riiCt Descr!ppop dgdessips. fiel-0 1 représente de Manière schématique: une vue de coupe du dise{ sitifse`l n l'invention. 1' repréegrite deMeniére schématique une vus r.10 coupe du 0ispositif selon l'invention en vue d'une format on. des i-riidregOuttes. figure 2préSente. une étape de mouillage la pièce tubulaire du corps Gi'ec unesoiution è base d'acide phosphorique, -La figaro :présente une étape: de mouillage du couvercle pepe avec une solution .a base 30 décide pl osphorrgue. ..-Là figure 4 présente: une étape depplicatien d'étain Sur une surface ,d'extrémité. de la pièce tubulaire du corps, -.La figure 5 présente la mise. On contact de 0.iéCe corps rndpi d'une couche d'étaia avec: le epiverdie qui comporte une surface meriiiiée avec une solution à bia,se d'acide phoephoriqué, -La figure 6 présente itape de chauffage de la zone de contact entre la pièce tubulaire et couvercle,. -La figure 7 présente une, étape de mouillage du corps avec une solution à base d'acide phosphorique, -La figure 8présente une étape cllapptidation d'étain sur la surfaceeextrémitémouillée du corps, -La figure g présente une étape de .m0-Rage de ta plaque avec, une solution base d'acide phosphorique -La présente la alise etc contact du corps muni d'uneçoi.iche d'étain avec la plaque qui comporte une surface mouillée avec une solution: à base d'acide phosphorique. 10. -Là figurell présente l'étape de. chauffage de la zone de contact entre e corps et la plaque. .Exesé d..u_h...mode.de.'réalieetierr de. Selon un mode de rCaliSatIon de linVenllo'n, lé dispositif 1 représente. .à. le figurel comprend principalement une plaque du nickel éledtria-dépose '7 etert corps 4.en acier inoxydable. plaque de nickel éleetre-dépée,é 7 est formée par électrodéposition de nickel ou d'un alliage 15 à basé de nickel, d'épaisseur comprise de préférence entre IO et 20Q um, peut heinperle ou hétéregène. Là plaque. 7 définit One série the trous g dont le d,iar'ètre Moyen es compris de préférence entre et 2Q pin'Selon l'invention, cette plaque 7 est fixée s'Ur le corps 4 pair ?ire souduee et yin 11 p.diur définir la chambre 9 q&sert de réservoir d'un iquide 2- Le cops 4 est en acier ir?oxydable et définit une chambre 5 destinée redevoir. le liquida 2.. "20 L'acier noxydabte est utilisé pour pallier tee problèmes de corrosion .suite aux contacts avec le 2> et pour la compatibilité de soudure rllelsel 7 décrite .avec lu? plaque de cE avant.. $&On. un mode de réalisation , corps 4 est Penstiteie d' one pièce de type: .eet. refermée à une extrémité par tin CenVercie 14.. à fiketidn piète 'r.Jatype. teahaireg et 14. peut être également Urie soudure étanche à rétain 26. Lé pièce de type tubulaire :9 est en acier 25. indyeabie,. Les matières et les épaisseurs de le pièce de type tubulaire g ;.et. da couvercle 14 peuvent être Sensiblement différentes pour conférer aux OeLik. plèces des qualités mécaniques différentes. Le couvercle 14peut être ainsi une plaque de far> leépaiSSedt pour être éfer-mable.. :ans un mode de réalisation particulier, ia couvercle 14 forme partie du .moyen de genératiion surpressions-gui est alors constitué de ce couvercle 14, d'une ?couche dee céramique: piézo-électrique 30 15 oioe ou :he tre.ent 1t 's, le tout forment un buZzer, doLpife;ie 14 foi me egalemeri unie première électrode, La couche, d'ergs:rate Corme une seconde électrode. t_ ç couche céramique 5,..est rapportée sur le couvercle 14 sur. 64érienre0ti corps 4, prise 14 et la couche d'argent 16. Le dispositif peut comporter un Mye de commande approprié du biezer relia par des connexions électriques .etl 9 à ta première électrode 14 et à la seconde électrode -16. 35. Seldh uri morde de réalisation, la chambre 5 est reliée à .unditeuit approprié dià1lMentallon liquide par'.un tube 29: par exemple rafitnenitation peut de faire par capillanté via un orifice 5 installe dans. pièce de type tubulaire 9. Un autre exemple de circuit peut comporter une pompe pour amener e 1.1d.U'idedans lû chambre 5. Urt aspect complémentaire 11nVention concerne l'optimisation de la formation des nlicrogoUttea. En effet. la plaque 7 de nickel eetro-deposê peut être de fable épaisseur ainsi peut être déformée par tes surpressions générées par lebuzzer. Cette déformation peeentrainer une éjection crun volume rnomdre de 141000.. our Optimiser la formation des gouttes, l'invention fournit un dispositif 1' dont la rigidité est augmentée. eOmpte-tenii.. préSeCe de la plaque 00 nickel électre déposé Le dispose représenté sur la figure 1", comprend' une plaque nickel 7 qui peut comporter deux zones de 1C préférence concentriques, :Une...prerriière zone 50 définit trous d'éjection de liquide 7...l_ épaisseur de .e s Cette première zone 50 est suffisante peur .définir Une forme appropriée i.lesrous La seconde zone 51 possède une épaisseur sensiblement Supérieure. éçeilé la zone 50. Cette deuxième zone .51 entoure la zone 50 et participe à la lapladt.ie 7.. !Le piailue 7 0.e nickel E fixée sur te corps 4, dont .profit du volume intérieur peut plue. être de forme sensiblement "con,vergente pour permettre de 15 diriger té liquide vers là zone 50, :participer à OU dispositif. et permettre l'Opération de soudure à rétàid. Ainsi, 1.0 volume intérieur, . qui cerreSpond é la chambre ouverte, voit son ouverture entourer de préférénce au plus près première zone 50. Sur la profit du volume intérieur du corps 4 est sensiblement conique. La surface 10 dt. corps 4 .d.'extimitè est sensiblement équivalente a surface 1.j...de la zone .51 do la plaque , La plaque 7 de nickel est fixée sur le corps 4 par une soudure 20 à l'étain 11. ei est CffécteéésensiOleffient sur des surfaces de contact 10 et 12. Scion un procédé de réalisation dispesitif. de l'Invention, soudure entre la plaque 7 de nickel étectro-déposé et :lé ."corps 4 tir scie inox est une soudure à I>étainr 1:1 Pour effectuer cette soudure, le procédé comporte plusieurs phases' de préparation décrites dans tes figures 7 à 1 1., Pour favoriser l'accrochage de l'étain r1'iine par' sur le nickel d'autre part sur acier inoxydabie, tin-mouillage. 25 avec tarte solution à base diacide phosphorique est effectué préalablement eu. soudage.. Cette solution comporte de préférence un mélange d'eau et d'acide phosphorique Sur le figure: 7, représenté mode .00 reatisatien r mouliiage de surface oirconférentielle 10 eektrernité...du.ÇOrp? 4. Un buvard 2.1 imprégné d'une solution d'acide phosphorique est présenté et rnisen contact avec la surface 10 du corps-4, Qh e .ainsi une pell#perEe de sol laid#~ d'acide 30 phosphorique 30surta sur ace 1i_a; Cette pellicule 30 est représentée en figure Sun la figure on a resrésent un rne-de 0e réalisation de Ié; "surface 12 de la plaque de nickel èleetrO-dépOSé 7, qui est destinée à être en regard de la surface d'r xtrémit 'E du corps Un buvard.. 23 de .forme tubulaire, pouvant :correspondre ra ferros de :la surface '1 i1 du corps 4, et ieipréeê Cette solution d'aoide. phosphorique est présenté face à la plaque 7' et mis en contact avec 35 cette plaque 7. Le Surface 1$ en iplagde 7 est ainsi Moul110e.::Qn a un dépôt .pellicule d'acide phosphorique 30 sur ta surface 1.en bordure de la plaque de nickel életro-déposé 7 et cette pellicule 30 ee représentée à la figure 10. dune couche 11 pe,tt étre Offectdée sur au moins une des. surfaces mouilléeS.. Solen tir mode préférentiel de reeestlon. en référence" a la figure .8.. le corps. .4. peut être trempé dans un bain d'étain 22 pour former une couche d'étain 11 sur a surface 10 préalablement mouiliée. Ensuite, le corps 4 peut être nettoyé pour supprimer- l'étain en dehors des surfaces d'accrochage car Fétain adhère principalement sur les zones qui ont été mouillées avec la solution d'acide phosphorique. 6 Sur La figure IO, onareprésentéla mise en contact des deux surfaces lier de le plaque 7 et. dUcorps Puis en référence à la figue 11. on a. représenté. le .chauffage de la :one de contact à une température supérieure à 263'''C afin de terminer le soudurea ré.tain, Selon un aspect complémentaire du procédé, le couve:ce 14. peut êt:re fixé sur une pièce de 10 type tubulaire 9.par une soudure eétain selon le mode opératoire défini précédemment Ainsi en référence a figure on a représenté une étape de mouillage de la surface eirconférentielle 24 .eextrémité de la pièce de. type tubulaire 9 tin boyard .21 imprégné dela solution dacide phosphorique est présenté et mis en contact avec le surface 24 de la pièce de type tubulaire 9. On e ainsi une pellicule d'acide phosphorique 30 sur la surface 24, telle que représentée a lafigure4: 15 Sur la figure 3'. on e représenté une étape C`e réalisation du mouillage de ta surface 25 du Qouverele:14.qui est.destine à être: en regard de la surface d'extrémité 24. de la pièce de type tubulaire 9.. Un buvard 23 de forme tubulaire, pouvant correspondre à la forme de la surface 24 de la pièce de type tubulaire et lmprégnéde cette solution d'acide phosphorique est prèsenté face au couvercle 14 et mis en contact avec le couvercle 14. On e ainei. une pellicule d'acide phosphorique 30 sur la surface 25 telle 20 que représentée sur la figure 5 Une application d'une couche d'étain 26 peut être effectuée sur au moins une des surfaces mouillées 24 et 26. Selon un mode préférentiel de réalisation et en référence à la figure 4, la pièce de type tubulaire 9 peut être trempée dans un bain d'étain 22 pour former une couche d'étain sur la surface préalablement mouillée, Ensuite, [a pièce de type tubulaire 9 peut être nettoyée pour supprimer l'étain en 25 dehors des surfaces d'accrochage. Sur la figure on e représenté ia mise en contact des surfaces du couvercle 14 et de pièce de type tubulaire 9. Surie figure 6, on a représenté le chauffage de la zone de contact de la pièce ubulaire et Oti couvercle une température supérieure à 250''Cafinde terminer la soudure à l'étain, 30 L'invention n'est pas limitée eux modes de -réalisations présentés. E-h-i exemple. le système de. génération de surpression peut titre un buzzer distinct du couvercle, Il est ators rapporté et fixé sur couvercle 14.0u corps 4. Le :dispositif permet rélection de iiqee sous forme de Micro-gouttes, dont ;e viscosité et la tension de surface peuvent varier dans urne large gamme. ILS trous '3 définis sur 1a plaque :formée .par 35 électrodéposition de nickel restent en permanence remplis de liquida empêchant par ce fait l'entrée d'air dans lia chambre.A pression atmosphérique,. là tension des sur ace du liquide contenu ,dans ,es trous 3. empêchent :un .écoulement et une fuite du liquide. Ce dispositif petit servir comme diffuseur de parfums d'atmosphère ealoi de brumisateur" dans les habitables de véhiçules...aut.onaebiles. Pour ce type dapptitatien., la pl ~r ue formse de niokO éioctrodéposé Coffiporte,. sur une surface de l'ordre de 2x2 Me,. envi on 400: troiae de. diaMétre fri.d.yer-i. de rordre de Spm.. La fréquence du. buzzer associé g_. i.rt êtrO de l'Ordre de 2Khz, ce qui: provoque Erne e'ject,in de parfum d'atmosphère avec On débit de l'Ordre de frtm3 par peut également dans un autre exemu, serrer .enjedteur pr~mpe. On peut utiliser ces injecteurs .par-exemple fors .des phases ...de démarragefredtidnnont poOr aider', l'injection du carburant éthanol dans iadhàmbra de combustion, Pour ce type cfappiication, les diamètres moyens des trous Sont de rord re de ....... a errespatàfrrètres .restentdu même ordre...