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CA 02397189 2002-08-08
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VALVE A DEBIT VARIABLE ET RECIPIENT EQUIPE D'UNE TELLE VALVE
La présente invention a trait à une valve destinée à équiper un récipient
pressurisé. De telles valves sont utilisées notamment dans le domaine de la
cosmétique pour la distribution de produits capillaires (laques, sprays
coiffants,
etc.) de produits d'hygiène corporelle, de produits de maquillage, ou de
produits
de protection contre les effets néfastes du soleil.
De telles valves, selon une coni:lguration la plus répandue, comprennent un
corps
de valve à l'intérieur duquel est monté un élément d'ouverture/fermeture sous
forme d'une tige de valve dont une partie émerge à l'extérieur du corps de
valve.
La tige de valve est apte à coulisser de manière étanche en engagement avec un
élément d'étanchéité sous forme d'un joint annulaire.
La tige de valve est traversée par un canal axial dont une extrémité débouche
axialement à l'extérieur du corps de valve, et est destinée à étre mise en
communication avec un passage traversant un organe d'actionnement de la valve
comportant au moins un orifice de sortie.
L'autre extrémité du canal débouche radialement via un orifice d'entrée, ou
plusieurs orifices d'entrée disposés selon la même position axiale.
En position fermée de la valve, le (ou les) orifices) d'entrée est (sont) en
regard
de l'élément d'étanchéité.
En réponse à une commande d'actionnement, la valve s'enfonce axialement, et le
(ou les) orifices) d'entrée de la tige de valve est (sont) mis en
communication
avec le produit pressurisé à l'intérieur du corps de valve. Le produit est
alors
acheminé, via la tige de valve et le passage traversant l'organe
d'actionnement,
vers l'orifice de distribution. Dans le cas d'une valve à plusieurs orifices
d'entrée,
ceux-ci sont mis en communication simultanément avec le corps de valve.
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Lorsque cesse la commande d'actionnement, un ressort contenu à l'intérieur du
corps de valve rappelle la tige de valve en position de fermeture. La
distribution du
produit s'interrompt.
Certaines valves, outre l'actionnement en réponse à un mouvement axial,
peuvent
être actionnées en réponse à une pression exercée latéralement à la tige de
valve. De telles valves sont dites "à basculement".
Pour certaines valves, dites "femelles" l'élément d'ouverture/fermeture
n'émerge
pas à l'extérieur du corps de valve. Dans ce cas, une portion de l'organe
d'actionnement est engagée à l'intérieur du corps de valve, et commande
l'ouverture ou la fermeture de la valve.
Une valve selon une configuration différente est dëcrite par exemple dans le
brevet FR 2 725 182. Dans ce document, le corps de valve est traversé par un
orifice de purge pour la distribution, conjointe avec le produit, ou séparée,
de gaz
propulseur. Une valve dont l'ouverture s'effectue selon le principe décrit
dans ce
document peut être conçue également sans orifice de purge.
Pour toutes ces valves connues, la commande d'actionnement provoque un
mouvement de l'élément d'ouverture/fermeture, et son passage d'une position de
fermeture à une position d'ouverture dans laquelle le produit est distribué
selon un
débit déterminé et unique.
Pour le premier type de valve, c'est la section du (ou des) orifices)
d'entrée, et/ou
leur nombre, qui détermine le débit de sortie. Pour une valve du type de celle
décrite dans ie document FR 2 725 182, mentionné ci-avant, c'est ia profondeur
et/ou la largeur, et/ou le nombre de rainures ménagées sur la surface interne
du
corps de valve.
Ainsi, dans le domaine des produits de coiffage, pour une laque, on utilise un
récipient équipé d'une valve permettant un premier débit. Quand il s'agit de
pulvériser le produit sous forme d'un spray, on utilise un autre récipient
équipé
d'une autre valve permettant un second débit, supérieur au premier.
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Deux dispositifs distincts sont donc requis lorsque l'utilisatrice veut
pouvoir choisir
entre deux modes de pulvérisation différents d'un même produit.
Des valves à débit variable sont décrites dans les documents US-A-3 292 827 et
US-A-3 195 569. De par leur configuration, les deux positions à débits
différents
sont très proches l'une de l'autre, ce qui en rend leur utilisation sélective
des plus
hasardeuses.
Aussi, est-ce un des objets de l'invention que de réaliser une valve apte à
distribuer un produit selon des débits différents, en fonction des
caractéristiques
de pulvérisation recherchées, tout en conservant des granulométries moyennes
qui soient du même ordre de grandeur.
C'est un autre objet de l'invention que de réaliser un dispositif qui soit
simple et
économique à réaliser.
D'autres objets encore apparaîtront dans la description détaillée qui suit.
Selon l'invention, ces objets sont atteints en réalisant une valve pour la
distribution
d'un produit contenu dans un récipient pressurisé, ladite valve comprenant un
élément d'ouverture/fermeture qui, en réponse à une commande d'actionnement,
est apte à se déplacer d'une position de fermeture à une position choisie
parmi au
moins deux positions d'ouverture : une première position d'ouverture dans
laquelle
le produit sous pression est distribué selon un premier débit ; et une seconde
position d'ouverture dans laquelle le produit est distribué selon un second
débit,
différent du premier, l'élément d'ouverture/fermeture revenant en position de
fermeture lorsque cesse la commande d'actionnement, l'élément
d'ouverture/fermeture comprenant une partie formant piston apte, en réponse à
ladite commande d'actionnement, à se déplacer axialement à l'intérieur du
corps
de valve, entre ladite position de fermeture dans laquelle une portion
périphérique
du piston isole de manière étanche le corps de valve, d'un passage de sortie
de la
valve et une position, choisie au moins parmi lesdites première et seconde
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positions d'ouverture, et dans laquelle une communication fluide est établie
entre
le corps de valve et ledit passage de sortie.
La portion périphérique s'appliquant de manière étanche contre la surface
interne
du corps de valve peut être formée d'un bourrelet obtenu de moulage avec le
reste
de l'élément d'ouverture/fermeture. Alternativement, il peut s'agir d'un joint
torique
monté fixement (notamment par collage, ou surmoulé) sur l'élément
d'ouverture/fermeture. Alternativement encore, il peut s'agir du bord libre
d'une
lèvre moulée ou surmoulée avec le reste de l'élément d'ouverturelfermeture.
Une valve configurée selon l'invention est avantageuse, relativement à celles
décrites dans les documents US-A-3 195 569 ou US-A-3 292 827, en ce qu'elle
permet de s'affranchir du problème de l'étanchéité à la fermeture lorsque l'on
souhaite maintenir l'épaisseur du joint aussi faible que possible.
En effet, avec cette configuration, la variation de débit n'est plus couplée à
la
position relative d'orifices d'entrée de la tige de valve relativement à un
joint. Au
contraire, elle peut être couplée à la position du piston à l'intérieur du
corps de
valve. De ce fait, les différentes positions à différents débits sont
nettement plus
différenciées, sans affecter pour autant l'étanchéité à la fermeture.
Ainsi, dans le cas par exemple d'un produit de coiffage, dans une première
position d'ouverture, le produit est distribué selon un relativement faible
débit, sous
forme d'une laque. Dans une seconde position d'ouverture, le produit est
distribué
selon un débit plus important, sous forme d'un spray. Le même dispositif peut
alors être utilisé pour les deux modes de distribution.
Pour les premier et second débits, les caractéristiques de la pulvérisation,
en
termes de granulométrie, sont du même ordre de grandeur. Ainsi, la différence
de
granulométrie moyenne est de préférence, inférieure à 35%, et de préférence
encore, inférieure à 25%, et de préférence encore, inférieure à 15% et de
préférence encore, inférieure à 10%. Pour des produits de coiffage, tels que
des
laques, la granulométrie est comprise généralement entre 40 Nm et 55 Nm.
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Les deux positions d'ouverture sont des positions autorisant chacune un débit
de
distribution différent, chacune pouvant être obtenue dans des conditions
normales
d'utilisation par un actionnement manuel, notamment au doigt, et pouvant être
maintenue aussi longtemps que souhaité.
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L'utilisateur peut être renseigné sur le passage d'une position à l'autre, au
moyen
d'agencements aptes à générer un signal perceptible, tel que pouvant résulter
notamment du franchissement d'un léger cran ou bourrelet par l'élément
d'ouverture/fermeture, lors de son passage de la première position à la
seconde.
Un tel cran ou bourrelet doit être perceptible, mais suffisamment peu prononcé
pour ne pas gêner le retour de la valve en position de fermeture.
De préférence, ia différence de débit de distribution entre les deux positions
d'ouverture est telle que le flux de produit distribué dans la première
position
d'ouverture est, visuellement et/ou de façon audible, différent du flux de
produit
distribué dans la seconde position d'ouverture.
La valve peut être en communication avec le produit via un tube plongeur, le
produit étant alors propulsé au moyen d'un gaz liquéfié ou comprimé.
Alternativement, le produit est contenu à l'intérieur d'une poche à parois
souples, à
l'extérieur de laquelle se trouve le gaz propulseur.
Avantageusement l'élément d'ouverture/fermeture atteint la seconde position en
passant par la première, le débit de produit, entre les première et seconde
positions d'ouverture, passant progressivement du premier au second. Une telle
configuration offre plus de latitude dans le choix des caractéristiques de
distribution du produit.
A cet effet, dans la position choisie au moins parmi lesdites première et
seconde
positions d'ouverture, la portion périphérique du piston est en regard d'au
moins
une rainure ménagée sur la surface interne du corps de valve et dont la
largeur
angulaire etlou la profondeur varie selon l'axe du mouvement de l'élément
d'ouverture/fermeture.
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Ainsi, la profondeur de la rainure peut être sensiblement nulle en une
première
extrémité et être de !'ordre de quelques dixièmes de millimètre en une seconde
extrémité, opposée à la première. De même, la largeur angulaire de la rainure
peut être de l'ordre de 0 au voisinage de la première extrémité, et être de
l'ordre
de quelques degrés au voisinage de la seconde extrémité.
Alternativement, le débit de produit, entre les première et seconde positions
d'ouverture, passe du premier au second de façon sensiblement incrémentale.
A cet effet, la surface interne du corps de valve peut comporter une pluralité
de
rainures axiales parallèles entre elles, mais dont les extrémités supérieures
sont
décalées axialement. Ainsi, pour une première position d'enfoncement, le
piston
est en regard d'une première rainure axiale, autorisant ainsi un premier débit
de
sortie. Pour une seconde position d'enfoncement, le piston est, outre Ia
première
rainure, en regard d'une seconde rainure parallèle à la première, autorisant
ainsi
un second débit de sortie, supérieur au premier.
L'élément d'ouverture/fermeture peut comprendre une tige de valve dont une
portion émerge à l'extérieur d'un corps de valve, ladite tige de valve étant
traversée par un canal axial débouchant d'une part à l'extérieur du corps de
valve
via un orifice de sortie, et d'autre part via un orifice d'entrée qui, en
position de
fermeture, est isolé du corps de valve.
Une telle tige de valve peut, en réponse à ladite commande d'actionnement, se
déplacer axialement en engagement étanche avec un élément d'étanchéité,
notamment sous forme d'un joint annulaire, disposé à l'intérieur dudit corps
de
valve, ledit orifice d'entrée, en posïtion de fermeture, débouchant
latéralement en
regard dudit élément d'étanchéité de manière à être obturé par ce dernier.
Seion un autre aspect de l'invention, on réalise un dispositif pour le
conditionnement et la distribution d'un produit, notamment cosmétique, le
dispositif
comprenant un rëcipient pressurisé contenant le produit à distribuer, et
équipé
d'une valve selon la présente invention.
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Le produit peut être pressurisé au moyen d'un gaz comprimé ou liquéfié. Le gaz
propulseur peut être au contact du produit ou séparé de ce dernier par un
piston
ou une poche souple à l'intérieur de laquelle est disposé le produit.
De préférence, le dispositif comprend en outre un organe pour l'actionnement
de
la valve et la distribution du produit sous pression via au moins un orifice
de
distribution, formé par exemple à l'intérieur d'une buse, notamment à effet
tourbillonnaire.
Le dispositif selon l'invention peut être utilisé avantageusement pour le
conditionnement et la distribution sous pression d'un produit cosmétique,
notamment d'un produit capillaire, d'un produit d'hygiène corporelle, d'un
produit
de maquillage, d'un produit de soin de la peau ou d'un produit de protection
contre
les effets néfastes du soleil.
L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées ci-dessus, en un
certain nombre d'autres dispositions 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 dispositif de
conditionnement et de distribution selon l'invention.
- les figures 2A-2B et 3A-3B sont relatives à un premier mode de réalisation
de la valve selon l'invention ; et
- les figures 4A-4B et 5A-5B sont relatives à un second mode de réalisation
de la valve selon l'invention.
Le dispositif 1 représenté dans son ensemble à la figure 1 comprend un
récipient
cylindrique 2, notamment en aluminium ou en fer blanc, et surmonté d'une tête
50
pour l'actionnement d'une valve (qui sera décrite en détail ultérieurement) et
pour
la distribution d'une composition, notamment capillaire, au travers d'un
orifice de
distribution 51. La tête de distribution 50 comprend une surface d'appui 52
destinée à l'actionnement de la valve. Un capuchon amovible 59 recouvre la
tête
de distribution 50.
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Dans le premier mode de réalisation qui va être décrit spécifiquement en
référence aux figures 2A-2B et 3A-3B, la valve 10 est montée sur une coupelle
3,
laquelle est sertie sur un bord roulé d'un récipient en aluminium 2. Ce
dernier n'est
représenté que partiellement.
La valve 10, d'axe X, comprend un corps de valve cylindrique 11 dont une
extrémité se termine par une cheminée axiale 12 sur laquelle est monté à force
un
tube plongeur 4.
L'autre extrémité du corps de valve 11 est fermée par la coupelle porte-valve
3,
l'étanchéité à la fermeture étant assurée par un joint annulaire 13 dont
l'épaisseur
est d'environ 1,5 mm. Une couronne annulaire formée à l'intérieur du corps de
valve 11 au voisinage de la coupelle 3 s'applique de manière étanche contre la
surface intérieure du joint 13, assurant ainsi à la fois un maintien en
position de
celui-ci et l'étanchéité requise. A l'intérieur du joint annulaire 13 coulisse
axialement une tige de valve 14 dont une portion 15 émerge à l'extérieur du
corps
de valve.
La tige de valve 14, au moins dans sa partie 15 émergeant à l'extérieur du
corps
de valve, est traversée axialement par un canal 18 dont une extrémité débouche
à
l'extérieur du corps de valve via un orifice axial 19. Le canal 18, au
voisinage de
son autre extrémité débouche radialement via un orifice 20 qui, en position de
fermeture de la valve (figure 2A), est en engagement étanche contre le bord
interne du joint annulaire 13.
Comme il apparaît sur les figures 3A et 3B, sur la partie émergente 15 de la
tige
de valve la tige de valve 14, est montée à force une tête de distribution 50
sous
forme d'un bouton poussoir. La tête de distribution 50 est traversée par un
passage 53 dont une extrémité est en communication avec le canal 18 de la tige
de valve. L'autre extrémité du passage 52 débouche via un orifice de
distribution
51 délimité par une buse à canaux tourbillonnaires.
La partie 24 de la tige de valve 14 située â l'intérieur du corps de valve 11
comprend un bourrelet périphérique 28 qui en position de fermeture de la valve
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(figure 2A) s'applique de manière étanche sur toute sa périphérie, contre la
surface interne du corps de valve 11. Ainsi, l'orifice 20 ménagé radialement
dans
la tige de valve, et qui, en position de fermeture de la valve se situe en
regard du
joint 13, est isolé du produit sous pression contenu dans le corps de valve
11,
sous le bourrelet périphérique 28.
En exerçant une pression axiale sur la tige de valve 14, via la tête de
distribution
50, au moins une partie angulaire du bourrelet 28 se trouve en regard d'une
rainure 23 ménagée sur la surface interne du corps de valve 11, interrompant
l'étanchéité entre le corps de valve et l'orifice 20, lequel n'est plus en
regard du
joint annulaire 13. Ainsi, le produit remonte dans la partie haute du corps de
valve
via l'espace formé entre le bourrelet périphérique 28 et le fond de Ia rainure
23,
s'engouffre dans l'orifice 20, remonte dans la tige de valve 14 et est
distribué via
l'orifice de distribution 51.
Lorsque cesse la pression d'actionnement, le ressort 17 rappelle la valve dans
sa
position de fermeture de ia figure 2A.
Comme il apparaît clairement à la figure 2B, la rainure 23 est de largeur
angulaire
augmentant progressivement en direction du fond du récipient.
Ainsi, en exerçant axialement sur la tête de distribution 50 une pression
modérée
(figure 3A), la tige de valve s'enfonce d'une distance telle, que le bourrelet
périphérique 28 de la tige de valve est en regard d'une portion de faible
largeur de
la rainure 23. Le produit est distribué selon un débit relativement faible. A
titre
d'exemple, le débit est de 0,16 g/s.
Plus la pression exercée sur la tête de distribution 50 est forte, et plus le
débit
augmente, et ce jusqu'à atteindre la position de la figure 3B dans laquelle la
le
bourrelet 28 est en regard de la partie la plus large de la rainure 23. Dans
cette
position, le produit est distribué selon un débit sensiblement plus fort que
le débit
de la figure 3A, les granulométries étant sensiblement les mêmes. A titre
indicatif
également, le débit est de l'ordre de 0,67 g/s.
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Le mode de réalisation des figures 4A-4B et 5A-5B se distingue du mode de
réalisation précédent en ce que la rainure 23 est de largeur constante sur
toute sa
hauteur, mais est de profondeur augmentant progressivement en direction du
fond
du récipient.
5
La valve 10 est par ailleurs en tous points identique à celle du mode de
rëalisation
précédent.
En exerçant axialement sur la téte de distribution 50 une pression modérée
(figure
10 5A), la tige de valve s'enfonce d'une distance telle, que le bourrelet
périphérique
28 de la tige de valve est en regard d'une portion de faible profondeur de la
rainure 23. Le produit est distribué selon un débit relativement faible.
Plus la pression exercée sur la tête de distribution 50 est forte, et plus le
débit
augmente, et ce jusqu'à atteindre la position de la figure 5B dans laquelle le
bourrelet 28 est en regard de la partie la plus profonde de la rainure 23.
Dans
cette position, le produit est distribué selon un débit sensiblement plus fort
que le
débit de la figure 5A.
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 étre
apportées sans s'écarter de l'esprit de !'invention telle que revendiquée ci-
après.
