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POMPE A MEMBRANE, ET RECIPIENT AINSI EQUIPE
La présente invention a trait à un dispositif doseur adaptable sur des
contenants
divers, rigides ou souples tels que des flacons, tubes ou pots, utilisés
notamment
dans le domaine de la cosmétique, de la pharmacie ou de l'industrie
alimentaire.
On connaît par le brevet français 2.728.809 une pompe comportant un bouton-
poussoir monté à déplacement sur un support assujetti au récipient contenant
le
produit à distribuer. Le bouton-poussoir comprend un conduit central
cylindrique
de révolution, pourvu d'ouvertures radiales à son extrémité inférieure, ie
bouton
poussoir définissant autour de ce conduit une chambre de pompage annulaire, de
volume variable. Une membrane réalisée dans un élastomère est montée sur le
support. Cette membrane comporte une partie centrale, symétrique de
révolution,
en forme de manchon ouvert à son extrémité supérieure et fermé à son extrémité
inférieure. Le conduit central du bouton-poussoir est inséré dans la membrane
jusqu'à prendre appui contre le tond du manchon.
La membrane comprend une lèvre annulaire extérieure qui, en présence d'une
surpression à l'intérieur de la chambre de pompage se plaque contre la paroi
périphérique de la chambre de pompage de manière à, lors de l'expulsion de la
dose, interdire toute communication fluide entre la chambre de pompage et le
récipient. A l'inverse, lors du remplissage de la dose, la dépression à
!'intérieur de
la chambre de pompage oblige la lèvre à s'écarter de la paroi périphérique de
la
chambre de pompage, et autorise ainsi l'entrée du produit à l'intérieur de la
chambre de pompage.
La membrane constitue en outre un organe de rappel élastique permettant de
ramener le bouton-poussoir dans sa position initiale après la distribution
d'une
dose de produit.
Au cours du mouvement de retour du bouton-poussoir, la membrane se plaque
sur le conduit central et isole la chambre de pompage des ouvertures radiales
du
conduit central afin d'éviter une rentrée d'air dans la chambre de pompage.
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Une telle pompe présente l'avantage de ne comporter qu'un faible nombre de
pièces et donc d'étre relativement peu coûteuse à fabriquer.
Toutefois, cette pompe connue n'offre pas entière satisfaction, la société
déposante ayant constaté notamment des difficultés liées notamment au
mouvement axial relatif entre la lèvre d'étanchéité et la paroi périphérique
de la
chambre de pompage, laquelle est formée d'une jupe du bouton poussoir. En
effet, en raison de ce mouvement axial relatif, notamment lors du retour du
bouton
poussoir en position haute, la lèvre peut se retourner, et occuper une
position
dans laquelle elle ne peut plus jouer son rôle. De ce fait, la pompe devient
inutilisable.
En outre, en raison de ce mouvement relatif, l'étanchéité entre la lèvre
annulaire et
ladite paroi périphérique de la chambre de pompage n'est pas des meilleures.
Le brevet US-A-3 527 551 décrit une pompe d'une configuration sensiblement
différente de celle décrite dans le brevet FR-A-2 728 809. Selon cette
configuration, la portion de membrane assurant, de manière sélective, la
communication entre le passage d'entrée et la chambre de pompage, est en appui
sur un siège central fixe. Une pompe selon une telle configuration est des
plus
compliquées à mettre en oeuvre. Son fonctionnement peut être des plus
incertains.
Un dispositif d'une conception un peu plus sophistiquée est décrit également
dans
la demande de brevet FR-A-2 796 672. Bien que satisfaisant à de nombreux
égards, un tel dispositif souffre d'un inconvénient majeur lié à la difficulté
de le
mettre au point. De ce fait, sont coût peut étre jugé trop important.
Aussi, est-ce un des objets de l'invention que de réaliser une pompe résolvant
en
tout ou partie les problèmes discutés ci-avant en référence aux pompes
conventionnelles.
C'est en particulier un objet de l'invention que de fournir une telle pompe,
qui soit
de fiabilité améliorée, et économique à réaliser.
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D'autres objets encore apparaîtront dans la description détaillée qui suit.
Selon l'invention, ces objets sont atteints en réalisant une pompe du type
comportant un organe mobile relativement à un support selon un axe X, ledit
support définissant avec l'organe mobile une chambre de pompage, la pompe
comprenant en outre une membrane élastiquement déformable dont une première
portion assure la mise en communication sélective de la chambre de pompage
avec au moins un passage d'entrée, et dont une seconde portion assure la mise
en communication sélective de la chambre de pompage avec au moins un
passage de sortie, ladite première portion, au moins en présence d'une
surpression à l'intérieur de la chambre de pompage, étant en engagement avec
la
surface interne d'une paroi périphérique de ladite chambre de pompage,
caractérisée en ce que ladite première portion est à position fixe selon l'axe
X
relativement à ladite paroi périphérique.
La paroi périphérique de la chambre de pompage s'entend de la paroi latérale
extérieure de la chambre de pompage.
Le fait que la première portion soit à position fixe selon l'axe X
relativement à
ladite paroi périphérique traduit l'absence de mouvement axial relatif entre
ladite
première portion et la paroi périphérique.
Du fart de cette absence de mouvement relatif, la lèvre n'est soumise à
sensiblement aucune contrainte susceptible d'en provoquer le retournement. En
outre, l'étanchéité s'en trouve améliorée.
Avantageusement, la paroi périphérique de la chambre de pompage fait partie du
support. Dans la demande de brevet FR-A-2 728 809 mentionnée ci-avant, la
paroi périphérique de la chambre de pompage est constituée d'une portion du
bouton poussoir, laquelle est mobile relativement à la lèvre annulaire
extérieure.
Le passage de sortie peut être délimité au moins en partie par un conduit
central
formé par l'organe mobile, la chambre de pompage étant formée tout autour du
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conduit central, ladite seconde portion étant formée d'un renfoncement axial
formé
par la membrane et destiné à recevoir une première extrémité dudit conduit
central de manière à, au moins en présence d'une dépression à l'intérieur de
la
chambre de pompage, isoler la chambre de pompage du passage de sortie.
Différents reliefs, en creux ou en saillie, peuvent être prévus, notamment sur
le
conduit central, de manière à faciliter la communication sélective entre la
chambre
de pompage et le passage de sortie.
L'étanchéité à la fermeture, au niveau de la sortie de la chambre de pompage,
peut être renforcée en formant un bossage annulaire sur une paroi du
renfoncement, lequel bossage annulaire, au moins en présence d'une dépression
à l'intérieur de la chambre de pompage, s'applique de manière étanche sur le
conduit central. Dans la pratique, à l'équilibre des pressions, le bossage
s'applique
également de manière étanche sur le conduit central.
En raison de la présence avantageuse de ce bossage, la membrane s'applique
sur le conduit central via une surface de faible étendue. De ce fait, une
faible
pression d'air dans la chambre de pompage peut suffire à rompre l'étanchéité
entre la membrane et le conduit central. L'amorçage de la pompe s'en trouve
facilité.
La communication sélective entre la chambre de pompage et le passage de sortie
peut se faire via une ou plusieurs ouvertures, délimitées) notamment par un ou
plusieurs créneaux formés) par le conduit central, et formés par un bord libre
de
ladite première extrémité du conduit central.
Une seconde extrémité du conduit central, opposée à la première, peut être
agencée de manière à recevoir, notamment de façon serrante, un organe
d'actionnement de la pompe. D'autres formes de fixation peuvent être
envisagées,
notamment par encliquetage.
La première portion de la membrane peut être constituée d'une lèvre annulaire
formée par ladite membrane, ladite lèvre étant agencée de sorte que, en
présence
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d'une surpression à l'intérieur de la chambre de pompage, elle s'applique de
manière étanche contre ladite paroi périphérique et s'oppose ainsi à tout
passage
de produit depuis la chambre de pompage vers le passage d'entrée, et, en
présence d'une dépression à l'intérieur de la chambre de pompage, elle
s'écarte
5 de ladite paroi périphérique, et autorise ainsi le passage du produit depuis
ledit
passage d'entrée vers la chambre de pompage.
De préférence, l'organe mobile comprend un piston apte, en réponse à une
commande d'actionnement, à passer d'une première position dans laquelle la
chambre de pompage est de volume maximal à une seconde position dans
laquelle la chambre de pompage est de volume minimal, ledit piston, sous
l'effet
d'une force de rappel élastique générée par la membrane, retournant dans la
première position lorsque cesse ladite commande d'actionnement.
De préférence, le support définit un passage de reprise d'air pour, lors du
retour
du piston de la seconde position à la première, rétablir la pression
atmosphérique
à l'intérieur d'un récipient équipé de ladite pompe. Cette caractéristique
n'est pas
nécessaire quand le récipient est sous forme d'une poche à parois souples, ou
bien comprend un piston suiveur, remontant dans Je récipient au fur et à
mesure
que le produit est distribué.
De préférence, l'organe mobile comprend des moyens pour, lorsque le piston est
dans la première position, isoler de l'extérieur le passage de reprise d'air.
cette
caractéristique est tout particulièrement avantageuse lorsque le produit à
distribuer est sensible à l'air.
La membrane peut être accrochée sur une portion ajourée du support, notamment
sous forme d'une jupe délimitant des créneaux, de manière à assurer une
communication permanente entre le passage d'entrée de la pompe et ladite
première portion.
La membrane peut être réalisée en élastomère thermoplastique ou réticulé,
notamment en élastomère de nitrite ou de silicone. Bien évidemment, le
matériau
formant la membrane est choisï en fonction du produit à distribuer, de sorte
que
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les propriétés, notamment mécaniques, du matériau ne s'altèrent pas au contact
du produit, et réciproquement.
En outre, et d'une manière générale, il est souhaitable d'utiliser un
élastomère
relativement dur, permettant d'obtenir une force de rappel relativement
importante
sans avoir à précontraindre outre mesure la membrane, l'inconvénient de trop
précontraindre la membrane étant de risquer d'en provoquer à long terme, la
rupture ou déformation permanente.
Le matériau formant la membrane ainsi que la configuration de cette dernière
sont
choisis de sorte que la membrane puisse subir une élongation qui, en position
d'enfoncement maximal de l'organe mobile, peut aller jusqu'à 300% de sa
longueur au repos.
De préférence, le support présente des moyens destinés à la fixation de la
pompe
sur un récipient, notamment par encliquetage ou par vissage. Le support peut
comprendre en outre une jupe apte à venir en engagement étanche à l'intérieur
d'un col ouvert dudit récipient.
La pompe peut comprendre un tube plongeur en communication avec le passage
d'entrée. Un tel tube plongeur est configuré de manière à avoir son extrémité
libre
sensiblement au fond du récipient. Dans le cas d'un récipient à volume
variable,
notamment une poche, il n'y a pas besoin de tube plongeur.
Le support, l'organe mobile, et le bouton poussoir peuvent être obtenus de
moulage de matériaux thermoplastiques tels que des polypropylènes ou
polyéthylènes.
Selon un autre aspect de (invention, on réalise également un récipient équipé
d'une pompe selon l'une quelconque des revendications précédentes.
Un récipient équipé d'une telle pompe est particulièrement adapté au
conditionnement et à la distribution de produits cosmétiques, notamment de
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produits de soin, de maquillage, d'hygiène corporelle, des produits
capillaires, ou
de protection contre les rayonnements néfastes du soleil.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un
certain nombre d'autres dïspositions qui seront explicitées ci-après, à propos
d'exemples de réalisation non limitatifs, décrits en référence aux figures
annexées,
parmi lesquelles
- la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un ensemble de
conditionnement et de distribution équipé d'une pompe selon un mode de
réalisation préféré de l'invention ;
- la figure 2 représente une vue éclatée de l'ensemble de la figure 1 ; et
- les figures 3A-3D illustrent le fonctionnement de la pompe équipant
l'ensemble représenté aux figures 1 et 2.
L'ensemble 1 représenté aux figures 1 et 2 comprend un récipient 2, rigide ou
semi rigide, notamment en polypropylène, et comportant une ouverture 3
délimitée
par un col 4. Dans le col 4 du récipient est montée par encliquetage une pompe
10
à actionnement manuel. Un bouton poussoir 5 monté sur la pompe 10 permet
l'actionnement de cette derniére et la sortie du produit au travers d'un
orifice de
sortie 6. Le bouton poussoir 5 est coiffé d'un capuchon amovible 7.
D'une manière générale, la pompe 10 comprend un support 11 destiné à être
monté fixement sur le col 4 du récipient 2, le support étant couplé à un tube
plongeur 12 dont une extrémité libre est destinée à ëtre disposée sensiblement
au
voisinage du fond du récipient 2. La pompe 10 comprend en outre une membrane
élastiquement déformable 13 montée sur le support 11, et un organe
intermédiaire
14, mobile par rapport au support 11. Le bouton poussoir 5 est monté fixement
sur
l'organe mobile 14.
La figure 3A à laquelle il est maintenant fait référence décrit de manière
plus
précise la pompe 10 équipant le récipient des figures 1 et 2.
La pompe 10 comprend un support en polypropylène 11 destiné à être monté
fixement sur le récipient. Le support 11 comprend une jupe d'habillage 15. ll
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comprend également, à l'intérieur de la jupe d'habillage, une pluralité de
pattes 16
comprenant au voisinage de leur extrémité libre un bourrelet 17 apte à
coopérer
par encliquetage avec un bourrelet correspondant 8 prévu sur le col 4 du
flacon.
Le support 11 comprend également une jupe 18 destinée à faire étanchéité au
niveau de l'ouverture 3 du récipient 2.
Le support 11 forme en outre une gorge annulaire 48 destinée à recevoir une
jupe
d'habillage 49 formée par le bouton poussoir 5, de manière à guider le
mouvement
d'actionnement du bouton poussoir 5.
Le support 11 d'axe X, comprend une cheminée axiale 19 qui, sur une partie de
sa
hauteur, forme la paroi latérale extérieure 20 d'une chambre de pompage 21. Au
delà de la chambre de pompage 21, en direction du fond du récipient, la
cheminée
axiale 19 se prolonge par une première portion 22 de diamètre inférieur au
diamètre de la chambre de pompage 21, puis par une seconde portion 23 de
diamètre inférieur au diamètre de la portion 22, et sur laquelle s'emmanche à
force
une extrémité du tube plongeur 12.
A l'opposé des portions 22 et 23, la cheminée axiale 19 se prolonge au delà de
la
chambre de pompage 21 par une portion de jupe 24 de diamètre plus important
que le diamétre de la chambre de pompage 21. Un orifice 25, orienté
parallèlement à Taxe X, traverse la jupe 19 au niveau d'un épaulement formé
entre
la chambre de pompage 21 et la portion de jupe 24. L'orifice 25 se prolonge
par
une rainure 26 s'étendant axialement sur la surface interne de la portion de
jupe
24, sur environ la moitié de sa hauteur axiale.
La cheminée axiale 19 se raccorde à la jupe d'étanchéité 18 via une paroi
annulaire transversale 39, disposée axialement au niveau de la partie
inférieure de
la portion de jupe 24.
La portion de jupe 24, se termine en son extrémité libre par une portion de
plus
faible section 27, qui, comme on le verra plus en détail par la suite, forme
une
butée haute pour l'organe mobile 14.
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Depuis un épaulement 28, formé entre la chambre de pompage 21 et la portion de
jupe 22, se projettent axialement une pluralité de pattes 29, 30,
régulièrement
espacées et s'étendant tout autour de l'épaulement 28. Dans le prolongement
des
pattes 29, 30, sont ménagées sur la surface interne de la portion de jupe 22,
des
rainures 40 s'étendant axïalement sur toute la hauteur de cette dernière.
Ainsi disposées les pattes 29, 30 définissent une pluralité de créneaux dont
la
fonction va étre détaillée ci-après.
La portion crénelée formée par les pattes 29, 30 reçoit une gorge annulaire 31
sensiblement en U formée par une membrane 13 en élastomère. Le fond de la
gorge 31 est tourné en direction de la chambre de pompage 21. La membrane 13
forme un logement axial 32 dont la section diminue légèrement en direction
d'un
fond fermé 33. En son extrémité opposée au fond 33, le logement 32 est relié
via
la gorge en U, 31, à une jupe annulaire extérieure 34 dont un bord libre est
tourné
en direction de l'épaulement 28. La jupe annulaire 34 est de hauteur axiale
inférieure à la hauteur des pattes 29, 30. A l'opposé de la jupe 34, la
membrane
13 forme une lèvre annulaire 35, apte, en l'absence de dépression à
l'intérieur de
la chambre de pompage, à s'appliquer de manière étanche contre la surface
interne de la paroi périphérique 20 de la chambre de pompage 21.
A l'intérieur de la cheminée axiale 19 est montée, mobile axialement, un
organe
intermédiaire 14 en polyéthylène. L'organe intermédiaire 14 comprend un tube
axial 36 dont une extrémité libre est disposée dans le logement 32 formé par
la
membrane 13 et est en engagement avec le fond 33 de cette dernière.
L'extrémité
libre du tube 36 présente un bord délimitant une succession de créneaux 37. La
membrane 13 est légèrement serrante sur le tube axial 36. Un bourrelet
annulaire
38 formé sur la surface interne du logement 32 formé par la membrane 13 appuie
de manière étanche sur le tube axial 36, à un niveau axial situé au dessus des
créneaux 37.
Sur l'extrémité du tube 36, opposée aux créneaux 37, est emmanché à force un
élément tubulaire 38 formé par le bouton poussoir 5, ledit élément tubulaire
38
étant en communication avec l'orifice de sortie 6 du bouton poussoir 5.
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L'organe mobile 14 forme également un premier piston 41 dont une lèvre
annulaire 42 s'applique de manière étanche contre la surface interne de la
paroi
périphérique 20 de la chambre de pompage. Ainsi, la membrane 13, la paroi
5 périphérique 20 et le piston 41 délimitent la chambre de pompage 21 dont le
volume varie en fonction de la position axiale de l'organe mobile 14. Le tube
axial
36 forme un passage de sortie de la pompe, en communication avec l'orifice de
sortie 6, via la portion tubulaire 38 du bouton poussoir 5. La portion 22 de
la
cheminée axiale 19; située en amont de la membrane 13, forme un passage
10 d'entrée de la pompe, en communication avec le tube plongeur 12.
Au voisinage de son extrémité supérieure, l'organe mobile 14 présente une
autre
lèvre 43 qui, en position haute de l'organe mobile 14, s'applique de manière
étanche contre la surface interne de la portion de jupe 24, de manière à, dans
cette position, isoler l'orifice de reprise d'air 25 de l'extérieur. Lorsque
l'organe
mobile 14 est entraîné vers le bas, une portion de la lèvre 43 est disposée en
regard de la rainure axiale 26, ce qui met en communication l'orifice de
reprise
d'air 25 avec (extérieur.
Dans la position de la figure 3A, la pompe 10 est en position de repos, c'est
à dire
en position haute du bouton poussoir 5. Dans cette position, l'organe mobile
14 est
en butée haute contre la portion 27 de la cheminée axiale 19. La lèvre 43
isole de
manière étanche l'orifice de reprise d'air 25 de l'extérieur. La chambre de
pompage 21 est de volume maximal. La lèvre annulaire 35 de la membrane 13 est
appliquée de manière étanche contre fa surface interne de la paroi
périphérique
20 de la chambre de pompage 21, isolant ainsi la chambre de pompage 21 du
passage d'entrée 22. Le bourrelet annulaire 38 de la membrane 13 isole de
manière étanche la chambre de pompage 21 du passage de sortie 36.
Dans la position de la figure 3B, en réponse à une pression exercée axialement
sur le bouton poussoir 5 (matérialisée par les flèches 50), l'organe mobile 14
descend, et provoque l'allongement de la membrane 13. La pression du produit
sur la lèvre annulaire 35 accroît la pression de cette dernière 35 sur la
paroi
périphérique 20, laquelle pression accrue s'oppose à tout passage de produit
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depuis la chambre de pompage 21 vers le passage d'entrée 22. En revanche, en
position étirée de la membrane 13, le produit sous pression force le bourrelet
38 à
s'effacer. Le produit pénètre dans le tube axial 36 via les créneaux 37. Le
flux de
produit depuis la chambre de pompage 21 vers !'orifice de sortie est
matérialisé
par les flèches 51.
Le mouvement de descente de l'organe mobile 14 se poursuit jusqu'à ce que la
chambre de pompage 21 soit de volume minimum (figure 3C). Dans cette position
de la chambre de pompage à volume minimum, l'essentiel de son contenu a été
délivré via le tube axial 36, le conduit tubulaire 38 et l'orifice de sortie 6
du bouton
poussoir 5. II est à noter que dans cette position la plus basse de l'organe
mobile
14, la lèvre annulaire 43 de l'organe mobile 14 est en regard de la rainure
26.
L'orifice de reprise d'air 25 est donc en communication avec l'extérieur.
Comme illustré par la figure 3D, lorsque l'utilisateur relâche la pression
exercée
sur le bouton poussoir, celui-ci, ainsi que l'organe mobile 14 auquel il est
couplé,
sous la force de rappel élastique exercée par la membrane 13 remonte (flèches
52). Le mouvement de remontée de l'organe mobile 14 génère à l'intérieur de la
chambre de pompage 21 une dépression. Sous l'effet de la dépression, la lèvre
annulaire 35 s'écarte de la paroi périphérique 20 et laisse entrer le produit
depuis
le passage d'entrée 22, via les passages formés entre pattes 29 et 30, en
dessous
du bord fibre de la jupe 34. Le flux de produit entrant à l'intérieur de la
chambre de
pompage 21 est matérialisé par les flèches 53.
De méme, lors de ce mouvement de remontée, la dépression à (intérieur de la
chambre de pompage 21, en combinaison avec le retour de la membrane dans sa
position non étirée, restaure l'appui ëtanche de la membrane 13 sur le tube
axial
36, empëchant ainsi toute entrée d'air dans la chambre de pompage, ainsi que
tout retour de produit résiduel depuis le tube axial 36 vers ia chambre de
pompage
21. Sur une partie au moins du mouvement de remontée de l'organe mobile 14, la
lèvre annulaire 43 est en regard de la rainure 26. De ce fait, et en raison de
la
dépression générée à l'intérieur du récipient, de l'air est aspiré dans le
récipient
via l'orifice 25. Le flux d'air rentrant est matérialisé par la flèche 54.
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Le mouvement de remontée de (organe mobile 14 se poursuit jusqu'à ce que ce
dernier soit en appui contre la butée haute 27. A ce moment, l'équilibre des
pressions est rétabli, et la pompe est prête pour une nouvelle distribution.
Dans la description détaillée qui précède, il a été fait référence à des modes
de
réalisation préférés de l'invention. II est évident que des variantes peuvent
y être
apportées sans s'écarter de l'esprit de (invention telle que revendiquée ci-
aprës.
