Brevet FR3041413A1 — publié le 20170324

SYSTEME DE DISTRIBUTION SANS AIR AVEC POMPE La présente invention se rapporte à un système de distribution sans air aussi appelé "airless", c'est-à-dire 5 sans reprise d'air de sorte que le produit distribué n'est jamais en contact avec l'air avant sa distribution, le dosage étant assuré au moyen d'une pompe anti-retour intégrée dans ledit système. Ce type de système de distribution dit airless est notamment utilisé pour la distribution de produits qui 10 sont susceptibles de se détériorer au contact de l'air. Il peut s'agir de produits pharmaceutiques ou de produits cosmétiques comme des crèmes de soins, de consistance fluide, c'est-à-dire liquide ou pâteuse. Le produit fluide est conditionné dans un contenant 15 rétractable de sorte que le volume du contenant correspond précisément à tout moment de l'utilisation à la quantité résiduelle du produit qu'il contient, le produit n'étant jamais en contact avec l'air à l'intérieur du contenant. De manière classique, ce genre de distributeurs 20 comprend une pompe dotée d'une chambre de distribution de volume variable pourvue d'une entrée reliée au contenant, et d'une sortie pour évacuer le produit à distribuer. Il existe de nombreux moyens pour faire varier le volume de la chambre de distribution. Le système le plus 25 précis consiste à actionner un piston par un mouvement d'aller retour dans un cylindre. Il s'agit là de la conception la plus classique pour une pompe de distributeur airless, les mouvements d'ouverture et de fermeture à l'entrée et à la sortie de la chambre de distribution étant 30 réalisés au moyen de valves constituées de billes ou de clapets rigides mobiles. L'avantage de la bille est qu'elle est plus petite, ce qui permet d'avoir une pompe de plus petite dimension. 3041413 2 L'intérêt d'une pompe classique dont la chambre de distribution est constituée d'un piston coulissant dans un cylindre est d'offrir un dosage très précis du produit fluide distribué, permettant ainsi d'éviter une utilisation imprécise ou trop importante du produit conditionné dans le contenant. Ce type de système de distribution est en général composé d'un nombre important de pièces ce qui en complique la fabrication et augmente son coût, d'autant qu'il existe aujourd'hui deux versions de système de distribution. Un premier système sans air dit "airless", est étanche à l'air depuis le contenant jusqu'à une première valve située en sortie immédiate de la chambre de distribution. Un deuxième système sans air dit "full airless" est étanche à l'air depuis le contenant jusqu'à l'orifice d'évacuation. Le deuxième système est encore beaucoup plus complexe et plus onéreux que le premier. Ceci est d'autant plus critique que les produits fluides sont en général conditionnés dans de simples tubes dont le coût de revient est beaucoup plus faible, lorsque la crème peut être en contact avec l'air. L'objet de l'invention est de proposer un système de distribution sans air qui soit à la fois efficace et simple à fabriquer tout en gardant l'architecture traditionnelle d'une pompe dont la chambre de distribution est constituée d'un piston coulissant dans un cylindre. Le système de distribution selon l'invention est destiné à être fixé sur un contenant dans lequel est conditionné un produit fluide. Ledit système de distribution comprend une pompe, deux valves antiretour respectivement d'entrée et de sortie, un moyen de rappel élastique et un bouton poussoir. Ladite pompe est mise en mouvement par le biais d'une action de poussée sur le bouton poussoir relié à ladite pompe. Il est caractérisé en ce qu'il est constitué de 3041413 3 trois pièces de structure monobloc : une tige, une frette et un bouton poussoir, les deux valves antiretour d'entrée et de sortie étant constituées chacune d'un clapet monté en appui sur un support rigide auquel ledit clapet est relié par une 5 liaison fixe, les trois pièces monoblocs supportant le moyen de rappel élastique et coopérant entre elles pour assurer la distribution du produit fluide sous l'effet de la poussée exercée sur le bouton poussoir depuis le contenant jusqu'à un orifice d'évacuation. Le nombre de pièces est ainsi fortement 10 réduit puisque le système ne comprend plus que trois pièces de structure : la tige, la frette et le bouton poussoir, avec un ressort et deux clapets. L'invention permet ainsi de fusionner avec des constituants communs une fonction de dosage, c'est-à-dire la fonction motrice réalisée par le 15 bouton poussoir et la pompe, et une fonction de distribution, c'est-à-dire d'acheminement du produit fluide depuis le contenant jusqu'à un orifice de sortie où débouche le canal d'évacuation, ces fonctions étant réalisées au moyens de trois pièces de structure. 20 Les valves antiretours sont constituées d'un clapet antiretour comprenant une paroi souple disposée en vis-à-vis du support rigide et montée en appui ou précontrainte en appui sur ledit support rigide auquel ledit clapet est relié par une liaison fixe. Le support rigide est ajouré d'au moins 25 un passage disposé en vis-à-vis de la paroi souple. La valve d'entrée est constituée d'un clapet en appui sur le support rigide partie de la frette. La valve de sortie est constituée d'un clapet en appui sur le support rigide partie de la tige ou du bouton poussoir selon la solution retenue. 30 La variation de pression dans la chambre de distribution va déformer la paroi souple et permettre l'ouverture de la valve. Avantageusement, la pompe comprend une chambre de distribution constituée d'un piston coulissant dans un 3041413 4 cylindre de pompe et un premier canal d'évacuation. La pompe fait ainsi fonction à la fois de pompe et de premier canal d'évacuation Avantageusement, la frette comprend le cylindre de la 5 pompe, un premier moyen de liaison étanche du contenant au système de distribution ainsi que le support d'appui rigide du clapet de la valve d'entrée. La valve est constituée dudit clapet monté en appui sur ledit support d'appui rigide. La frette équipée du clapet d'entrée fait office cumulativement 10 de liaison étanche entre le contenant dans lequel est conditionné le produit fluide et le système de distribution, de valve d'entrée dans la chambre de distribution, et enfin de cylindre premier élément constitutif de la chambre de distribution. 15 Avantageusement, la tige comprend le piston, le premier canal d'évacuation, ainsi qu'un deuxième moyen de liaison étanche avec le bouton poussoir. La tige est creuse dans toute sa longueur pour constituer le premier canal d'évacuation du produit depuis la chambre de distribution 20 jusqu'au bouton poussoir. De cette façon, la tige fait office de piston de la pompe, de premier conduit d'évacuation, et de liaison étanche avec le bouton poussoir. Avantageusement, le bouton poussoir est relié à la tige par le deuxième moyen de liaison de ladite tige et 25 comprend un deuxième canal d'évacuation. Le deuxième canal d'évacuation relie le premier canal d'évacuation logé dans la tige à l'orifice d'évacuation logée dans ledit bouton poussoir. Le bouton poussoir est relié de façon fixe à la tige de sorte que l'action de pression sur le bouton poussoir 30 entraine le mouvement de la tige et par la même celle du piston dans le cylindre. Le bouton poussoir pourra par exemple être emboité sur la tige. L'orifice d'évacuation constitue le débouché du deuxième canal d'évacuation sur l'extérieur. 3041413 5 Selon un premier mode de réalisation, la tige comprend un support rigide disposé à l'extrémité de sortie du premier canal d'évacuation, et la valve de sortie est constituée du clapet monté en appui sur ledit support rigide. 5 La tige comprend deux extrémités. Le piston est disposé à une première extrémité de la tige. L'extrémité de sortie est la deuxième extrémité de la tige. Dans ce mode de réalisation, la tige est un ensemble monobloc qui intègre le support d'appui rigide du clapet de la valve de sortie. Le support 10 est constitué d'un épaulement disposé en sortie du premier canal d'évacuation. La tige est alors équipée d'un clapet en appui sur ledit support d'appui et la pompe est ainsi équipée de la valve de sortie. La valve de sortie est ainsi disposée en sortie de la chambre de distribution et le système de 15 distribution est étanche à l'air depuis le contenant jusqu'à la sortie de la chambre de distribution. Cette première version présente l'avantage d'être plus économique car les valves d'entrée et de sortie sont identiques. Selon un deuxième mode de réalisation, une deuxième 20 valve antiretour de sortie est disposée dans l'orifice d'évacuation, le bouton poussoir comprenant alors également un support rigide disposé dans l'orifice d'évacuation et la valve de sortie étant constituée du clapet monté en appui sur ledit support rigide. Le bouton poussoir est un ensemble 25 monobloc qui intègre un support d'appui rigide du clapet de la deuxième valve de sortie. Ladite surface d'appui est constituée par l'extrémité libre d'une tige logée au centre de l'orifice d'évacuation, ladite tige étant monobloc avec le bouton poussoir. Le bouton poussoir est alors équipé d'un 30 clapet logé dans l'orifice d'évacuation, la paroi souple du clapet est en appui sur le support d'appui constitué par ladite extrémité libre. La pompe est alors équipée d'une deuxième valve de sortie. Dans cette version la pompe est donc équipée de deux valves de sortie dont la première est 3041413 6 disposée en sortie de la chambre de distribution et la deuxième est disposée dans l'orifice de sortie du système de distribution; la deuxième valve assure l'obturation dudit orifice d'évacuation. Cette version présente l'avantage d'une 5 grande sécurité, les deux valves de sortie présentant une double barrière à l'air. La deuxième valve de sortie logée dans l'orifice étant en contact avec l'extérieur, peut se dégrader pour une raison de choc, de chute ou du fait d'une agression quelconque. Dans cette hypothèse, le système de 10 distribution est toujours étanche à l'air jusqu'en sortie de la chambre de distribution. Selon un troisième mode de réalisation, le bouton poussoir comprend le support rigide disposé dans l'orifice d'évacuation, la valve de sortie étant constituée du clapet 15 monté en appui sur ledit support rigide. Dans cette version la pompe est donc équipée d'une seule valve de sortie qui assure simultanément l'obturation de l'orifice d'évacuation. Elle présente l'avantage que le système de étanche depuis le contenant jusqu'à 20 distribution. L'invention concerne également un ensemble comprenant distribution est l'orifice de un système de distribution avec au moins une des caractéristiques précédentes. Il est caractérisé en ce que le système de distribution est fixé sur un contenant et en ce 25 que l'ensemble est étanche à l'air extérieur depuis le contenant jusqu'à la valve de sortie de la pompe la plus en aval. L'ensemble est ainsi étanche du contenant jusqu'à la sortie du premier canal d'évacuation dans le premier mode de réalisation. L'ensemble est ainsi étanche du contenant 30 jusqu'à l'orifice d'évacuation dans le deuxième et le troisième mode de réalisation. D'autres avantages pourront encore apparaître à l'homme du métier à la lecture de l'exemple ci-dessous, illustrée par les figures annexées: 3041413 7 - La figure 1 représente une coupe d'un système de distribution de l'invention selon un premier mode de réalisation, - La figure 2 est une coupe d'un système de 5 distribution de l'invention selon un deuxième mode de réalisation, - La figure 3 est une coupe d'un système de distribution de l'invention selon un troisième mode de réalisation. 10 Pour la suite de la description on considérera que le haut du système de distribution correspond au bouton poussoir et le bas à la frette en contact avec le contenant. Le produit circule depuis le contenant en amont du système de distribution jusqu'à l'orifice de sortie en aval dudit 15 système de distribution. La valve disposée dans l'orifice de distribution est donc située en aval de la valve disposée en sortie du premier canal d'évacuation. Le système de distribution illustré figure 1, comprend une frette 2, un bouton poussoir 3, un ressort de 20 rappel 4 constituant un système de rappel, une tige 5 et deux valves. Les valves comprennent chacune un clapet 6 et 7 présentant une paroi souple 60 et 70 périphérique située en vis-à-vis du support rigide 24 partie intégrante de la frette 25 2 pour le clapet 6 et du support rigide 52 partie intégrante de la tige pour le clapet 7. Le support rigide est ajouré par au moins un orifice 6 ou 7 situé en vis-à-vis de la paroi souple du clapet. La valve est en position fermée lorsque la paroi 30 souple périphérique 60 ou 70 du clapet est respectivement en contact avec le support rigide 24 ou 52 sur la totalité de son périmètre et en position ouverte lorsque la paroi souple périphérique 60 ou 70 du clapet est distante du support rigide sur au moins une partie de ce périmètre, le clapet 6 3041413 8 ou 7 et le support rigide 24 ou 52 constituant un ensemble étanche lorsque la paroi souple périphérique du clapet 6 ou 7 est en contact avec la totalité de son périmètre avec le support rigide 24 ou 52. 5 Le clapet 6 ou 7 est relié respectivement au support rigide 24 ou 52 par une liaison fixe non déformable. La valve passe de la position fermée à la position ouverte par déformation de la zone périphérique du clapet 6 ou 7. 10 Tous les points de la zone périphérique du clapet 6 ou 7 en contact avec le support rigide 24 ou 52 sont en appui sur ledit support rigide, ledit appui étant obtenu par déformation élastique de ladite paroi souple 60 ou 70, ladite déformation résultant du montage du clapet 6 ou 7 sur le 15 support rigide 24 ou 52. Avant montage, les parois souples 60, 70 des clapets antiretour 6 et 7 sont en forme de cône. Les parois souples 60, 70 vont se déformer lors du montage par la mise en appui et en contrainte de la face interne de la grande base du cône 20 sur le support rigide 24 ou 52. De préférence les clapets 6 et 7 sont identiques comme sur la figure 1. Le système de rappel pourra par exemple être un ressort de compression de forme hélicoïdale, d'autres 25 solutions étant possibles. La frette 2 est monobloc, par exemple constituée d'un bloc de plastique rigide obtenu en une opération de moulage. Elle présente une face 22 pour assurer une liaison étanche avec un contenant (non représenté) rempli d'un produit à 30 distribuer et sensible à l'air. Elle comprend une ouverture 20 pour permettre le transfert du produit dans la chambre de distribution lorsque la valve est ouverte et un cylindre 21 qui constitue un premier élément de la chambre de distribution. 3041413 9 La tige 5 est également monobloc, elle comprend le piston (50) disposé à une première extrémité de ladite tige, ledit piston étant en contact étanche avec la paroi intérieure du cylindre 21, un anneau de guidage 53 et elle 5 est percée sur toute sa longueur d'un conduit constituant un premier canal d'évacuation 51 qui la traverse de bas en haut de préférence en son centre depuis la première extrémité jusqu'à une deuxième extrémité dite extrémité 511 de sortie. Le premier canal d'évacuation 51 est fermé en partie haute de 10 la tige 5 par le clapet 7 fixé en appui sur le support rigide 52 disposé à l'extrémité 511 de sortie de la tige (5). Le volume interne du cylindre 21 délimité en haut par la face interne du piston 50 et en bas par le clapet 6 constitue une chambre de distribution 8. La chambre de distribution 8 est 15 prolongée par le premier canal d'évacuation 51 à l'intérieur de la tige 5 puis le deuxième canal d'évacuation 31 à l'intérieur du bouton poussoir 3. La tige 5 est rendue solidaire du bouton poussoir 3 par emboitement. Le clapet 7 est fixé sur le bouton poussoir 3 avant emboitement du bouton 20 poussoir 3 sur la tige 5. Après assemblage, la tige 5 et le bouton poussoir 3 constituent un ensemble rigide, la paroi souple du clapet 7 prenant alors appui sur le support rigide 52 et obturant le canal d'évacuation (51) lorsque la valve est en position 25 ouverte. La tige 5 est mobile en translation dans le cylindre 21 entre deux positions, une position haute où une chambre de distribution 8 est de volume maximum et une position basse où la chambre de distribution 8 est de volume minimum. L'anneau 30 de guidage 53 coopère avec la face intérieure du cylindre 21 pour garantir que la tige 21 se déplace dans une direction parfaitement coaxiale à l'axe longitudinal dudit cylindre. Ici Par ailleurs, le piston 50 présente un évidement 500 de forme complémentaire au clapet 6 pour permettre un 3041413 10 emboitement du piston 50 sur le clapet 6 et diminuer ainsi le volume minimum de la chambre de distribution 8. La tige 5 est fixée au bouton poussoir 3 dans sa partie haute et la valve 7 est disposée à l'interface des 5 canaux 51 et 31. Le ressort 4 permet de maintenir le bouton poussoir 3 en position haute de repos, il est en appui sur une face 30 du bouton poussoir 3 d'un coté et sur une face 23 de la frette 2 de l'autre. 10 Le bouton poussoir 3 est percé d'un deuxième canal d'évacuation 31 complémentaire destiné à prolonger le premier canal 51 jusqu'à l'orifice 32. Dans le mode de réalisation illustré figure 3, le système de distribution comprend une valve de sortie 15 constituée d'un clapet 9 présentant une paroi souple 90 disposée en vis-à-vis de l'extrémité libre d'une tige constituant le support d'appui rigide 33 de ladite paroi souple 90, ladite tige faisant partie intégrante du bouton poussoir 3. 20 La paroi souple est ajourée d'un orifice 32 concentrique avec le support d'appui 33. L'orifice 32 a un contour sensiblement homothétique à celui du support d'appui 33 dans un plan P perpendiculaire à l'axe xx' de la tige. 25 L'orifice 32 a une surface inférieure à la surface projetée du support d'appui 33 dans le plan P. La valve est en position fermée lorsque la paroi souple 90 est en contact avec le support d'appui rigide 33 sur la totalité du périmètre de l'orifice 32, et en position 30 ouverte lorsque la paroi souple 90 est distante du support d'appui 33 sur au moins une partie du périmètre de l'orifice 32. Le clapet 9 et l'extrémité libre de la tige constituant le support d'appui 33 forment un ensemble étanche 3041413 11 lorsque la paroi souple 90 est en contact avec le support d'appui 33 sur la totalité du périmètre de l'orifice 32. Le clapet 9 est relié au bouton poussoir 3 par une liaison fixe non déformable. 5 La valve passe de la position fermée à la position ouverte par déformation de la paroi souple 90. La paroi souple 90 est en appui sur le support d'appui 33 en tout point de sa surface en contact avec ledit support d'appui. 10 Ledit appui est obtenu par déformation élastique de ladite paroi souple 90, ladite déformation résultant du montage du clapet 9 dans le bouton poussoir 3. Avant montage, la paroi souple 90 peut être en forme de cône inversé ouvert. Lors du montage, la paroi souple 90 15 se déforme et prend une forme sensiblement plane comme représenté sur la figure 3. Dans un mode de réalisation préféré le bouton poussoir 3 et la tige sont monobloc. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le système de distribution comprend trois valves: une valve 20 d'entrée et deux valves de sorties. La valve d'entrée est identique à celle des modes de réalisation représentés en figure 1 et figure 2. La première valve de sortie est identique à la valve de sortie de la figure 1 et la deuxième valve de sortie est identique à la valve de sortie de la 25 figure 3. Nous allons maintenant décrire le mode de fonctionnement de la pompe 1. Au repos, le bouton poussoir 3 est en position haute, les deux ou trois clapets 6, 7 et 9 sont fermés et la chambre de distribution 8 est de taille 30 maximum, la pression est sensiblement identique dans le contenant, dans ladite chambre 8 et à l'extérieur, la surpression éventuelle à l'intérieur du contenant étant insuffisante pour ouvrir l'une des valves. 3041413 12 Lorsque l'utilisateur appuie sur le bouton poussoir 3, le piston 50 descend dans le cylindre 21, augmentant la pression dans la chambre de distribution 8. Cette augmentation de pression provoque l'ouverture d'un des 5 clapets 7 ou 9 et la sortie du produit contenu dans la chambre de distribution. Lorsque l'utilisateur relâche le bouton poussoir 3 celui-ci remonte vers sa position haute sous l'effet du ressort 4. La remontée du piston 50 crée une dépression dans la chambre de distribution 8, ce qui provoque 10 la fermeture du clapet de sortie 7 ou 9, l'ouverture du clapet 6 et le remplissage de la chambre de distribution 8. Selon la nature du produit conditionné dans le contenant, le volume de la dose peut varier dans des proportions très importantes. 15 Dans le cas d'une dose minimum de 0,16 ml, par exemple pour doser une crème de soin du visage, le fabriquant impose une course de piston de 5 mm. Ces deux contraintes imposent que le diamètre intérieur du cylindre soit égal à 6,5 mm et que le diamètre du clapet avant déformation soit 20 inférieur à 6 mm. On pourra, par exemple, avoir un clapet 6 ou 7 circulaire doté d'une zone centrale de fixation de 3,34 mm et d'un diamètre hors tout de 5,67 mm avant déformation, la zone de déformation étant un cône dont la petite base présente un diamètre de 3,34 mm et une grande base de 5,67 mm 25 avant déformation. L'invention permet la miniaturisation de la pompe du système de distribution pour un dosage minimum, il est donc encore plus simple de réaliser l'application pour des doses beaucoup plus importantes en augmentant le diamètre du 30 cylindre et du piston et celui du clapet. Les clapets 6, 7 et 9 seront réalisés de préférence dans un polymère souple doté d'une bonne mémoire de forme de type TPP, TEV ou SEBS ou éventuellement en PEBD. 3041413 13 La tige 5 sera réalisée dans un polyéthylène, de préférence un PEL ou un PEBD. Le bouton poussoir 3 et la frette 2 ne possèdent pas de propriétés mécaniques spécifiques et pourront être 5 réalisés dans un polymère plus rigide de type PEHD ou polycarbonate. Un polypropylène pourra également être utilisé bien que ne possédant pas les propriétés barrière et d'aspect d'un PEHD. REVENDICATIONS1. Système de distribution destiné à être fixé sur un contenant dans lequel est conditionné un produit fluide, ledit système de distribution comprenant une pompe (1), deux valves antiretour respectivement d'entrée et de sortie, un moyen de rappel élastique (4) et un bouton poussoir (3), ladite pompe (1) étant mise en mouvement par le biais d'une action de poussée sur le bouton poussoir (3) relié à ladite pompe (1), caractérisé en ce qu'il est constitué de trois pièces de structure monobloc : une tige (5), une frette (2) et le bouton poussoir (3), les deux valves antiretour d'entrée et de sortie étant constituées chacune d'un clapet (6, 7, 9) monté en appui sur un support rigide (24, 52, 33) auquel ledit clapet est relié par une liaison fixe, les trois pièces monoblocs supportant le moyen de rappel élastique (4) et coopérant entre elles pour assurer la distribution du produit fluide sous l'effet de la poussée exercée sur le bouton poussoir (3) depuis le contenant jusqu'à un orifice d'évacuation (32). 2. Système de distribution selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pompe (1) comprend une chambre de distribution constituée d'un piston (50) coulissant dans un cylindre de pompe (21) et un premier canal d'évacuation (51). 3. Système de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la frette (2) comprend un cylindre de la pompe (21), un premier moyen de liaison étanche (22) du contenant au système de distribution ainsi que le support d'appui rigide (24) du clapet (6) de la valve d'entrée et en ce que la valve est constituée du clapet (6) monté en appui sur ledit support d'appui rigide (24). 3041413 15 4. Système de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la tige (5) comprend un piston (50), le premier canal d'évacuation (51) ainsi qu'un deuxième moyen de liaison étanche (54) avec 5 le bouton poussoir (3). 5. Système de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le bouton poussoir (3) est relié à la tige (5) par le deuxième 10 moyen de liaison (54) de ladite tige (5) et comprend un deuxième canal d'évacuation (31). 6. Système de distribution selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige (5) 15 comprend un support rigide (52) disposé à une extrémité 511 de sortie du premier canal d'évacuation (51) et en ce que la valve de sortie est constituée du clapet (7) monté en appui sur ledit support rigide (52). 20 7. Système de distribution selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'une deuxième valve antiretour de sortie est disposée dans l'orifice d'évacuation (32), en ce que le bouton poussoir comprend également le support rigide (33) disposé dans l'orifice d'évacuation (32) et en ce 25 que la valve de sortie est constituée du clapet (9) monté en appui sur ledit support rigide (33). 8. Système de distribution selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le bouton 30 poussoir comprend le support rigide (33) disposé dans l'orifice d'évacuation (32), et en ce que la valve de sortie est constituée du clapet (9) monté en appui sur ledit support rigide (33). 3041413 16 9. Ensemble comprenant un système de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de distribution est fixé sur un contenant et en ce que l'ensemble est étanche à l'air 5 extérieur depuis le contenant jusqu'à la valve de sortie de la pompe la plus en aval.