Brevet FR3130652A1 — publié le 20230623

Tête de pulvérisation (T) comprenant : - un corps de tête (1) formant un logement (10) d’axe X définissant une ouverture d’insertion (101) et une paroi interne sensiblement plane (103) traversée par un orifice de pulvérisation central (132), - un gicleur (2), de forme sensiblement tubulaire, engagé axialement dans le logement (10) du corps de tête (1) par l’ouverture d’insertion (101), le gicleur (2) comprenant une entrée (201) donnant dans un conduit interne central (20) et une paroi externe (23) définissant une cavité centrale (232) centrée sur l’orifice de pulvérisation central (132) et plusieurs canaux de tourbillonnement (24) débouchant tangentiellement dans la cavité centrale (232) et communiquant avec le conduit interne central (20), caractérisée en ce que les canaux de tourbillonnement (24) s’étendent axialement en-dessous de la cavité centrale (232) jusqu’au niveau du conduit interne central (20), de manière à communiquer directement avec lui. « figure pour l’abrégé : figure 3 » Tête de pulvérisation La présente invention concerne une tête de pulvérisation destinée à être associé à un organe de distribution, tel qu’une pompe ou une valve. Dans l’art antérieur, on connait déjà des têtes de pulvérisation comprenant : -un corps de tête formant un logement d’axe X définissant une ouverture d’insertion et une paroi interne sensiblement plane traversée par un orifice de pulvérisation central, -un gicleur, sensiblement sous la forme d’un tube, engagé axialement dans le logement du corps de tête par l’ouverture d’insertion, le gicleur comprenant une entrée donnant dans un conduit interne central et une paroi externe définissant une cavité centrale centrée sur l’orifice de pulvérisation central et plusieurs canaux de tourbillonnement débouchant sensiblement tangentiellement dans la cavité centrale et communiquant avec le conduit interne central. Classiquement, la communication entre le conduit interne central et les canaux tangentiels se fait au travers de fenêtres latérales radiales qui s’étendent radialement vers l’extérieur à partir du conduit interne central. Ces fenêtres latérales radiales débouchent sur des canaux axiaux de liaison qui sont formés autour du gicleur, par exemple sous la forme de méplats. Ces canaux axiaux de liaison s’étendent axialement et rejoignent les canaux de tourbillonnement sensiblement à angle droit. En général, la profondeur axiale des canaux de tourbillonnement est sensiblement égale à celle de la cavité centrale, qui va former la chambre de tourbillonnement en coopération avec la paroi interne plane traversée par l’orifice de pulvérisation central. Ainsi, le produit fluide chemine à travers le conduit interne central, puis radialement à travers les fenêtres latérales radiales, puis axialement à travers les canaux axiaux de liaison, puis radialement à travers les canaux de tourbillonnement, pour parvenir dans la chambre de tourbillonnement dans laquelle le produit fluide forme un vortex et est enfin distribué à travers l’orifice de pulvérisation central sous la forme d’un nuage de fines gouttelettes. Habituellement, il y a deux ou trois fenêtres latérales radiales et autant de canaux axiaux de liaison et de canaux de tourbillonnement. Pour le moulage des fenêtres latérales radiales, il faut utiliser des broches à tiroir, c’est-à-dire à déplacement transversale (perpendiculaire) par rapport à l’axe X du logement. La mise en œuvre de ces broches à tiroir est toujours une complication et donc une source de problèmes. Le but de la présente invention est de simplifier le moulage d’une telle tête de pulvérisation en supprimant les broches à tiroir. Un autre but est de réaliser un ensemble de moulage qui ne comprend que deux pièces déplaçables axialement l’une par rapport à l’autre. Pour ce faire, la présente invention propose que les canaux de tourbillonnement s’étendent axialement en-dessous de la cavité centrale jusqu’au niveau du conduit interne central, de manière à communiquer directement avec lui. En d’autres termes, on peut considérer que les canaux de tourbillonnement classiques, dont la profondeur est égale à celle de la cavité centrale, sont ici prolongés axialement vers le bas jusqu’à rencontrer le conduit interne central. On peut également définir l’invention de la manière suivante : les canaux de tourbillonnement s’étendent en partie dans le prolongement axial du conduit interne central, de manière à définir des passages de fluide axiaux, qui s’étendent du conduit interne central jusqu’à la paroi externe. Avantageusement, les canaux de tourbillonnement comprennent des sorties dans la cavité centrale qui communiquent axialement avec le conduit interne central. Selon un mode de réalisation intéressant de l’invention, le conduit interne central peut comprendre une partie tronconique, les canaux de tourbillonnement communiquant directement avec cette partie tronconique à travers des fenêtres qui sont inclinées par rapport à l’axe X. Pour réaliser ces fenêtres inclinées, on peut utiliser selon l’invention un ensemble de moulage comprenant une première broche axiale pour former le conduit interne central et plusieurs secondes broches axiales pour former les canaux de tourbillonnement, la première broche et les secondes broches présentant des surfaces coniques destinées à venir en contact mutuel cône sur cône par déplacement axial relatif, de manière à former les fenêtres inclinées. Il faut noter qu’un contact cône sur cône permet d’éviter tout frottement d’arêtes des broches lors du démoulage. Bien entendu, le contact cône sur cône permet aussi d’éviter tout contact coulissant de broches les unes contre les autres. Selon un autre aspect de l’invention, les canaux de tourbillonnement peuvent comprendre chacun des parois planes qui s’étendent de la paroi externe jusqu’à un fond qui est situé axialement au niveau du conduit interne central et qui communique avec conduit interne central à travers une fenêtre, les deux parois planes formant un angle entre elles en se rapprochant radialement vers la cavité centrale. Avantageusement, la cavité centrale peut être séparée axialement des fenêtres par un bouchon situé axialement en aval du conduit interne central. Concernant les aspects dimensionnels, les canaux de tourbillonnement peuvent présenter une profondeur axiale qui est 3 à 10 fois supérieure, et avantageusement 5 à 10 fois supérieure, à celle de la cavité centrale. D’autre part, les fenêtres peuvent présenter une hauteur axiale qui représente environ la moitié de la profondeur axiale de canaux de tourbillonnement. La présente invention définit également distributeur de produit fluide comprenant un organe de distribution, tel qu’une pompe ou une valve, monté sur un réservoir de produit fluide, et une tête de pulvérisation montée sur l’organe de distribution. Au-delà de la facilité de moulage et de démoulage que procure l’invention, d’autres avantages ont été décelés, comme par exemple l’angle de pulvérisation ou de spray, qui est moins ouvert ou plus resserré par rapport aux têtes standard. Dans une application nasale, on obtient ainsi une meilleure déposition dans la zone olfactive, qui se situe assez loin dans la fosse nasale. En effet, comme le spray est plus axial, il pénètre plus profondément dans le nez. Par ailleurs, étant donné que l’écoulement est plus central axial, sans chicane radiale, les pertes de charge fluidiques sont diminuées, et le débit est meilleur et favorise une qualité de spray au moins équivalente pour une pression fournie plus faible. On peut donc utiliser une pompe qui fournit une pression moins élevée. La qualité du spray est aussi améliorée, tout en conservant un profil de chambre de tourbillonnement connu et standardisé. Au niveau du spray, la taille des gouttes est plus homogène pour une pression de pompe plus faible, permettant une vitesse d’actionnement et un effort plus faibles pour un résultat au moins équivalent au niveau qualité du spray. Enfin, on a aussi constaté que la perte de charge réduite permet de diminuer la variation de dose et donc d’augmenter la constance des doses distribuées. La tête de pulvérisation de l’invention trouve une application privilégiée en tant que spray nasal, mais elle peut être utilisée dans d’autres domaines pharmaceutiques ou autres, comme la cosmétique et la parfumerie. L’esprit de l’invention réside dans le cheminement axial du produit fluide à partir du logement central axial à travers les canaux de tourbillonnement jusqu’à la périphérie de la chambre de tourbillonnement. De manière imagée, une aiguille peut être introduite axialement dans un canal de tourbillonnement à proximité de la cavité centrale, cette aiguille pénétrant dans le conduit interne central sans dévier de son orientation axiale. La formation de fenêtres de liaison directe, disposées de manière inclinée, entre le conduit interne central et les canaux de tourbillonnement, permet cette communication axiale. Un ensemble de moulage à contact cône sur cône permet de former ces fenêtres obliques ou inclinées. L’invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints, donnant à titre d’exemple non limitatif, un mode de réalisation de l’invention. Sur les figures : La est une vue en coupe transversale à travers un distributeur de produit fluide intégrant une tête de pulvérisation selon un mode de réalisation de l’invention, La est une vue fortement agrandie de la tête de pulvérisation de la , La est une vue encore plus fortement agrandie de la partie supérieure de la tête de pulvérisation de la , La est une vue très fortement agrandie de la partie supérieure du gicleur de la tête de pulvérisation des figures 1 à 3, La est une vue similaire à celle de la , mais avec une partie découpée, La est une vue axiale de dessus du gicleur de la tête de pulvérisation de l’invention, La illustre le volume de fluide à l’intérieur de la tête de pulvérisation de l’invention, et La est une vue schématique en coupe transversale verticale illustrant un ensemble de moulage permettant de mouler le gicleur de la tête de pulvérisation de l’invention. Sur la , on voit un distributeur de produit fluide comprenant un réservoir de produit fluide R sur lequel est monté un organe de distribution D, qui peut être une pompe ou une valve. Le distributeur comprend aussi un organe de fixation F qui maintient fermement et de manière étanche l’organe de distribution D sur le réservoir de produit fluide R. Cet organe de fixation F peut par exemple être vissé sur un col fileté du réservoir R. D’autres technique de fixation sont également possibles. L’organe de distribution D comprend une tige de soupape S qui est déplaçable axialement en va-et-vient à l’encontre d’un ressort de rappel. Le produit fluide mis sous pression dans l’organe de distribution D est refoulé à travers cette tige de soupape S. Une tête de pulvérisation T est montée sur l’extrémité libre de la tige de soupape S. Cette tête de pulvérisation a pour but d’acheminer le produit fluide issu de la tige de soupape S à un orifice de pulvérisation 132, au niveau duquel le produit fluide est distribué sous la forme d’un spray de fines gouttelettes. La tête de distribution T sert également de poussoir permettant de déplacer la tige de soupape S. Il s’agit là d’une conception tout à fait classique pour un distributeur de produit fluide dans le domaine de la pharmacie, mais également ceux de la cosmétique, de la parfumerie ou encore de l’alimentation. Sur la , on peut clairement remarquer que la tête de distribution T est conçue ici pour une application nasale, permettant de pulvériser un produit fluide dans la fosse nasale à travers une narine du nez. Cette application particulière ne doit pas être considérée comme limitative pour l’invention : d’autres formes de têtes de pulvérisation, conçues pour d’autres applications, peuvent être imaginées sans sortir du cadre de l’invention. La tête de pulvérisation T comprend tout d’abord un corps de tête 1, qui peut être réalisé de manière monobloc par injection/moulage de matière plastique appropriée. Le corps de tête 1 comprend une gaine axiale 11 qui forme à son extrémité inférieure un manchon de raccordement 111 et qui se prolonge à son extrémité supérieure par un embout terminal 12 qui forme un disque 13 percé par un orifice de pulvérisation centrale 132. Comme on peut le voir sur la , la tête de pulvérisation T est montée sur l’organe de distribution D par emmanchement étanche du manchon 111 autour de l’extrémité libre de la tige de soupape S. La gaine 11 et l’embout 12 définissent intérieurement un logement 10 définissant une ouverture d’insertion 101, une paroi interne 102 de forme sensiblement cylindrique et une paroi interne supérieure sensiblement plane 103. Sur la , on peut remarquer que la paroi interne plane 103 forme la face inférieure du disque 13 qui referme l’embout terminal 12. La face opposée supérieure du disque 13 forme un cône de diffusion 131 centré sur l’orifice de pulvérisation 132. Ainsi, le logement 10 peut présenter une configuration relativement simple, de forme pratiquement tubulaire, selon un axe longitudinal X, avec une extrémité inférieure ouverte et une extrémité supérieure refermée avec un orifice de pulvérisation 132. Le corps de tête 1 forme également une enveloppe externe 14 qui s’étend vers le bas à partir de la jonction entre la gaine 11 et l’embout 12. Cette enveloppe externe 14 peut présenter une forme tronconique pour faciliter l’insertion du corps de tête 1 à l’intérieur d’une narine. A son extrémité inférieure, l’enveloppe externe 14 se prolonge par une bride annulaire 15 qui sert de poussoir : l’utilisateur peut ainsi se servir de son index et de son majeur pour appuyer sur la bride annulaire 15 et ainsi actionner le distributeur par enfoncement de sa tige de soupape S. Enfin, le corps de tête 1 comprend une jupe 16 qui s’étend vers le bas à partir de la bride annulaire 15. Cette jupe 16 a une fonction technique de guidage, ainsi qu’une fonction esthétique de masquage de la tige de soupape S. La tête de pulvérisation T comprend également un gicleur 2, qui peut également être réalisé de manière monobloc par injection moulage de matière plastique appropriée. Le gicleur 2 présente une forme sensiblement tubulaire, selon l’axe X, de manière à pouvoir être engagée axialement à l’intérieur du logement 10 à travers l’ouverture d’insertion 101. Le gicleur 2 forme ainsi un corps tubulaire 21 définissant intérieurement un conduit interne central 20 avec une entrée 201 qui débouche dans l’ouverture d’insertion 101 du corps de tête 1. Le conduit interne central 20 s’étend à l’intérieur du corps tubulaire 21 jusqu’à un bouchon 22 qui l’obture axialement. Extérieurement, le gicleur 2 forme une paroi externe 23, qui est opposée à l’entrée 201. Cette paroi externe 23 définit une cavité centrale 232 qui est centrée sur l’orifice de pulvérisation 132. La cavité 232 et la paroi interne 103 définissent ainsi ensemble une chambre de tourbillonnement centrée axialement sur l’orifice de pulvérisation 132. La paroi externe 23 forme également plusieurs canaux de tourbillonnement 24 qui débouchent avantageusement de manière tangentielle dans la cavité centrale 232. Ceci est plus visible sur la . Un système de tourbillonnement formé d’une chambre centrale alimentée par des canaux tangentiels est une conception tout à fait classique. Selon l’invention, les canaux de tourbillonnement 24 s’étendent axialement en dessous de la cavité centrale 232, autour du bouchon 22, et même en dessous du bouchon 22 de manière à atteindre le conduit interne central 20. Plus précisément, les canaux du tourbillonnement 24 communiquent directement avec une partie tronconique 203 du conduit interne central 20 à travers des fenêtres 25. Etant donné que la partie tronconique 203 est justement tronconique, les fenêtres 25 s’étendent de manière inclinée par rapport à l’axe longitudinal X du gicleur 2. On peut même remarquer que les fenêtres 25 présentent une forme trapézoïdale avec une base élargie et un sommet restreint. En se référant aux figures 4 et 5, on peut voir que chaque canal de tourbillonnement 24 comprend deux parois planes majeures 241 et 242 qui s’étendent axialement de la paroi plane 23 vers le bas jusqu’à un fond 243 au niveau du bouchon 22. Le canal 24 forme également une paroi profilée 244 qui fait la jonction axiale entre les deux parois planes 241 et 242. On peut également noter que ces deux parois planes 241 et 242 s’étendent avec un angle de manière à se rapprocher en direction de la cavité centrale 232 et des fenêtres 25. Sur les figures 4 et 6, on peut remarquer que les canaux 24 définissent des sorties 245 dans la cavité centrale 232, ces sorties 245 étant formées par les parois profilées 244 qui s’étendent axialement au-dessus des fenêtres inclinées 25. Ainsi, comme on peut le voir plus particulièrement sur la , les canaux 24 au niveau de leurs sorties 245 ou de leurs parois profilées 244 communiquent axialement directement avec le conduit interne central 20 à travers les fenêtres inclinées 25. On peut noter que la cavité centrale 232 n’est pas parfaitement circulaire, puisqu’interrompue par les sorties 245 ou les parois profilées 244 des canaux de tourbillonnement 24. Il est à noter que la formation de fenêtres inclinées 25 n’est qu’un mode de réalisation préféré de l’invention, puisqu’il serait également possible de réaliser des fenêtres parfaitement axiales avec des canaux de tourbillonnement 24 qui viendraient en contact affleurant avec un conduit interne parfaitement cylindrique. La mise en œuvre de fenêtres inclinées 25 est particulièrement avantageuse, étant donné que la communication axiale est plus importante et que le moulage du gicleur 2 est facilité. En ce qui concerne les dimensions de ce gicleur 2, on peut dire que la profondeur axiale des canaux de tourbillonnement 24 est considérablement plus grande que celle de la cavité centrale 232, de l’ordre de trois à dix fois, et avantageusement de cinq à dix fois. On peut également remarquer que la hauteur axiale des fenêtres 25 correspond environ à la moitié de la profondeur axiale des canaux 24. La hauteur de la paroi profilée 244 correspond environ à la hauteur des fenêtres 25. Le diamètre de la cavité centrale 232 correspond environ au diamètre de la partie cylindrique 202 de la cavité interne centrale 20. La illustre le volume que le produit fluide peut occuper à l’intérieur de la tête de pulvérisation T de l’invention. La tige 20F représente le volume interne du conduit central 20. Ce volume 20F communique directement et de manière axiale avec trois volumes 24F représentant les canaux de tourbillonnement 24. Ces volumes 24F se présentent sous la forme de quartiers de section transversale sensiblement triangulaire. Le volume 20F est séparé du volume 232F, qui correspond au volume de la chambre de tourbillonnement 232, du fait de la présence du bouchon 22. Les volumes 24F, correspondant aux canaux de tourbillonnement 24, communiquent avec le volume 232F de manière à former une sorte d’hélice. Enfin, le volume 132F correspond au volume de l’orifice de pulvérisation 132. Là encore, on comprend que le produit fluide trouve un cheminement parfaitement axial entre le volume 20F et le volume 232F à travers les volumes 24F qui s’étendent autour du volume 20F et du volume 232F. La montre de manière très schématique et partielle un ensemble de moulage permettant de mouler le gicleur 2. Cet ensemble de moulage comprend une première broche B1 destinée à la formation du conduit interne axiale 20. De ce fait, la broche B1 comprend tout d’abord une partie cylindrique B11 qui se termine par une partie tronconique B12. Du fait de sa conicité, la partie tronconique B12 définit une paroi conique B13. D’autre part, l’ensemble de moulage comprend plusieurs secondes broches B2 destinées à la formation des canaux de tourbillonnement tangentiels 24. Ces broches B2 définissent chacune une surface conique B22, qui vient lors du moulage en contact cône sur cône sur la surface B13 de la première broche B1. Cet ensemble de moulage présente plusieurs avantages. Premièrement, il est bien connu qu’un contact cône sur cône est plus facile à réaliser qu’un contact coulissant en cisaille de deux surfaces. Deuxièmement, ce contact cône sur cône permet de réaliser des fenêtres inclinées 25 qui augmentent la communication axiale entre le conduit interne central 20 et les canaux de tourbillonnement 24. Dans ce mode de réalisation, qui correspond à un usage nasal, le logement 10 et le conduit interne central 20 présentent une longueur importante. On peut très bien imaginer d’autres modes de réalisation avec un logement 10 et un conduit 20 de longueur réduite, voire très fortement réduite. D’autre part, le mode de réalisation qui a été utilisé pour illustrer l’invention comprend trois canaux de tourbillonnement, mais on peut très bien réduire ce nombre à deux ou au contraire l’augmenter à quatre, voire davantage. Grâce à l’invention, on obtient une tête de pulvérisation à conduit central et système de tourbillonnement avec une alimentation axiale directe entre le conduit central et le système de tourbillonnement. Tête de pulvérisation (T) destinée à être associé à un organe de distribution (D), tel qu’une pompe ou une valve, la tête de pulvérisation (T) comprenant : - un corps de tête (1) formant un logement (10) d’axe X définissant une ouverture d’insertion (101) et une paroi interne sensiblement plane (103) traversée par un orifice de pulvérisation central (132), - un gicleur (2), de forme sensiblement tubulaire, engagé axialement dans le logement (10) du corps de tête (1) par l’ouverture d’insertion (101), le gicleur (2) comprenant une entrée (201) donnant dans un conduit interne central (20) et une paroi externe (23) définissant une cavité centrale (232) centrée sur l’orifice de pulvérisation central (132) et plusieurs canaux de tourbillonnement (24) débouchant tangentiellement dans la cavité centrale (232) et communiquant avec le conduit interne central (20), caractérisée en ce que les canaux de tourbillonnement (24) s’étendent axialement en-dessous de la cavité centrale (232) jusqu’au niveau du conduit interne central (20), de manière à communiquer directement avec lui. Tête de pulvérisation selon la revendication 1, dans lequel les canaux de tourbillonnement (24) s’étendent en partie dans le prolongement axial du conduit interne central (20), de manière à définir des passages de fluide axiaux, qui s’étendent du conduit interne central (20) jusqu’à la paroi externe (23). Tête de pulvérisation selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les canaux de tourbillonnement (24) comprennent des sorties (245) dans la cavité centrale (232) qui communiquent axialement avec le conduit interne central (20). Tête de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit interne central (20) comprend une partie tronconique (203), les canaux de tourbillonnement (24) communiquant directement avec cette partie tronconique (203) à travers des fenêtres (25) qui sont inclinées par rapport à l’axe X. Tête de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les canaux de tourbillonnement (24) comprennent chacun des parois planes (241, 242) qui s’étendent de la paroi externe (23) jusqu’à un fond (243) qui est situé axialement au niveau du conduit interne central (20) et qui communique avec le conduit interne central (20) à travers une fenêtre (25), les deux parois planes (241, 242) formant un angle entre elles en se rapprochant radialement vers la cavité centrale (232). Tête de pulvérisation selon la revendication 4, dans lequel la cavité centrale (232) est séparée axialement des fenêtres (25) par un bouchon (22) situé axialement en aval du conduit interne central (20). Tête de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les canaux de tourbillonnement (24) présentent une profondeur axiale qui est 3 à 10 fois supérieure et avantageusement 5 à 10 fois supérieure à celle de la cavité centrale (232). Tête de pulvérisation selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel les fenêtres (25) présentent une hauteur axiale qui représente environ la moitié de la profondeur axiale de canaux de tourbillonnement (24). Distributeur de produit fluide comprenant un organe de distribution (D), tel qu’une pompe ou une valve, monté sur un réservoir de produit fluide (R), et une tête de pulvérisation (T), selon l'une quelconque des revendications précédentes, montée sur l’organe de distribution (D). Ensemble de moulage pour mouler un gicleur (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une première broche axiale (B1) pour former le conduit interne central (20) et plusieurs secondes broches axiales (B2) pour former les canaux de tourbillonnement (24), la première broche (B1) et les secondes broches (B2) présentant des surfaces coniques (B13, B22) destinées à venir en contact mutuel cône sur cône par déplacement axial relatif. * * *