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CA 02988053 2017-12-01
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Procédé pour fabriquer une valve d'aérosol et valve d'aérosol
L'invention concerne un ensemble coupelle/valve pour récipient aérosol,
composé
d'une coupelle, d'un corps de valve, d'une tige, d'un ressort, d'un joint
intérieur et de moyens
pour retenir la tige dans le corps de valve. La coupelle présente en son
centre une ouverture
à travers laquelle saille la tige. La tige comprend un bourrelet sur sa face
cylindrique
extérieure ainsi qu'un conduit intérieur qui présente une ouverture supérieure
à son
extrémité supérieure et au moins un orifice latéral à son extrémité
inférieure, le ou les orifices
latéraux étant placés entre le bourrelet et l'ouverture supérieure du conduit
intérieur. Le
corps de valve présente une partie cylindrique munie d'une ouverture à son
extrémité
supérieure définissant une arête sommitale. L'invention concerne également un
procédé
pour fabriquer un tel ensemble coupelle/valve.
Les ensembles coupelle/valve tels que décrits dans le préambule sont bien
connus.
Ils sont constitués généralement d'une coupelle en aluminium qui est
dudgeonnée sur la
couronne supérieure d'un corps de valve en enfermant une partie de la tige
dans le corps de
valve. Ces ensembles sont couramment utilisés et posent le problème du
recyclage des
aérosols usagés. En effet, la tige et le corps de valve sont en général en
matière plastique,
tandis que la coupelle et le ressort sont métalliques.
L'objectif de l'invention est de simplifier le recyclage de tels ensembles
coupelle/valve. Un autre objectif est de simplifier leur fabrication.
Ces objectifs sont atteints conformément à l'invention du fait que
- le corps de valve est fixé à l'ouverture de la coupelle par des moyens de
fixation en
laissant libre la totalité de l'ouverture de la partie cylindrique,
- la partie de la tige allant du bourrelet jusqu'à l'extrémité opposée au
conduit intérieur est
située à l'intérieur du corps de valve, en appui contre le ressort,
- les moyens pour retenir la tige dans le corps de valve sont constitués par
une bague de
retenue qui entoure, sans la serrer, la partie de la tige située entre le ou
les orifices
latéraux et l'ouverture supérieure du conduit, le diamètre extérieur de la
bague de retenue
étant supérieur au diamètre de l'ouverture et le diamètre intérieur de la
bague de retenue
étant inférieur au diamètre du bourrelet de la tige, la bague de retenue étant
fixée par des
moyens de fixation à la coupelle, le joint d'étanchéité intérieur étant
interposé entre la
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bague de retenue et l'arête sommitale de la partie cylindrique du corps de
valve de sorte
que, en position fermée de la valve, le joint intérieur enserre la tige au
niveau du ou des
orifices latéraux en les bouchant et que le ressort repousse la tige en
plaçant son
bourrelet en appui contre le joint d'étanchéité. En fixant le corps de valve
sur la coupelle
de sorte à laisser la totalité de l'ouverture libre, il est possible d'insérer
la tige, et
notamment son bourrelet, dans le corps de valve après fixation du corps de
valve sur la
coupelle. Les moyens de retenue de la tige ne sont donc pas constitués par la
coupelle,
comme cela se fait traditionnellement, mais par une bague de retenue,
distincte de la
coupelle, qui est fixée sur la coupelle après insertion de la tige dans le
corps de valve.
Pour éviter que la bague de retenue ne saille au-dessus de la coupelle, il est
préférable
que ladite bague soit placée dans un évidement prévu sur la face supérieure de
la coupelle
et qui entoure l'ouverture. On pourra choisir la hauteur de l'évidement et
celle de la bague de
retenue de telle sorte qu'après fixation de cette dernière, sa face supérieure
affleure à la face
supérieure de la coupelle ou soit en retrait de celle-ci. Le fond de
l'évidement forme de
préférence une surface annulaire radiale contre laquelle vient prendre appui
la bague de
retenue.
Pour faciliter l'assemblage de l'ensemble coupelle/valve, il est préférable de
prévoir
des moyens de centrage de la bague de retenue par rapport à la coupelle. Ces
moyens de
centrage peuvent être constitués par une couronne placée sur la face de la
bague de
retenue dirigée vers la coupelle, de préférence à sa périphérie. Cette
couronne est
dimensionnée pour pénétrer dans un évidement situé sur la coupelle et
entourant et/ou
surmontant l'ouverture, de préférence dans une gorge réalisée dans le fond
d'un évidement.
Afin de faciliter le centrage, il est préférable que l'évidement s'évase en
direction de la bague
de retenue, au moins dans sa partie supérieure. En complément ou à la place de
l'évasement de l'évidement, on peut également prévoir que la couronne se
rétrécisse en
direction de la coupelle, au moins dans sa partie inférieure. Le fond de
l'évidement peut
former une surface annulaire radiale contre laquelle vient prendre appui la
couronne de la
bague de retenue. Une surépaisseur de matière peut être prévue sur la couronne
de la
bague de retenue ou dans la gorge de la coupelle pour servir de joint de
soudure.
Dans une première variante de réalisation, les moyens pour fixer le corps de
valve à
l'ouverture de la coupelle sont constitués par des ponts placés entre la face
extérieure de la
partie cylindrique du corps de valve et l'ouverture de la coupelle, lesdits
moyens de fixation
du corps de valve étant conçus de telle sorte que l'arête sommitale de la
partie cylindrique
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du corps de valve soit située plus bas que l'interface entre la bague de
retenue et la coupelle
au niveau de l'ouverture de la coupelle.
Dans une autre variante, les moyens pour fixer le corps de valve à l'ouverture
de la
coupelle sont constitués par des moyens d'encliquetage pour encliqueter le
corps de valve
sur la coupelle, les moyens d'encliquetage étant conçus de telle sorte que
l'arête sommitale
de la partie cylindrique du corps de valve soit située plus bas que
l'interface entre la bague
de retenue et la coupelle au niveau de l'ouverture de la coupelle. Dans les
deux variantes, si
la bague de retenue est fixée dans un évidement, l'arête sommitale est située
plus bas que
le fond de l'évidement au niveau de l'ouverture de la coupelle.
Une solution simple pour fixer la bague de retenue consiste à la souder sur la
coupelle.
Pour cela, on pourra prévoir une surépaisseur de matière sur la bague de
retenue ou sur la
coupelle pour servir de joint de soudure. La bague de retenue pourra être
munie d'une
couronne sur sa face inférieure, de préférence à sa périphérie, et l'évidement
pourra être
muni d'une gorge annulaire aux dimensions correspondant à celles de la
couronne de la
bague de retenue, une surépaisseur de matière pouvant être prévue sur la
couronne de la
bague de retenue ou dans la gorge de la coupelle pour servir de joint de
soudure.
Afin de fixer un tube plongeur, un réservoir doseur, des moyens anti-
affaissement ou
tout autre dispositif semblable, il peut être utile de munir le corps de valve
d'une tubulure
placée dans le prolongement de la partie cylindrique, à l'opposé de
l'ouverture supérieure,
une ouverture de passage étant prévue pour mettre en contact l'intérieur de la
tubulure et
l'intérieur de la partie cylindrique.
On pourra fixer une poche sur le corps de valve. De même, on pourra prévoir
sur la
coupelle des moyens pour la fixer sur le col d'un boîtier en vue de former un
récipient
aérosol.
Afin de permettre un recyclage facile de l'ensemble coupelle/valve, la
coupelle, le
corps de valve, la tige et/ou la bague de retenue pourront être réalisés dans
un matériau
thermoplastique, et le ressort en acier inoxydable ou dans un matériau
thermoplastique.
L'invention concerne également un procédé pour fabriquer un ensemble
coupelle/valve
selon l'invention. Ce procédé comprend les étapes suivantes :
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(a) préparation d'une unité coupelle/corps de valve en fixant, à l'aide de
moyens de fixation,
le corps de valve dans l'ouverture centrale de la coupelle de telle sorte que
l'ouverture
supérieure de la partie cylindrique reste libre ;
(b) mise en place du joint d'étanchéité sur la partie de la tige située entre
le bourrelet et
l'ouverture supérieure ;
(c) introduction du ressort dans le corps de valve ;
(d) introduction dans le corps de valve de la partie de la tige allant depuis
le bourrelet
jusqu'à l'extrémité opposée à l'ouverture supérieure, jusqu'à ce qu'elle soit
en appui
contre le ressort ;
(e) mise en place d'une bague de retenue sur la partie de la tige située entre
l'ouverture
supérieure du conduit et le ou les orifices latéraux ou entre l'ouverture
supérieure du
conduit et le joint s'il est déjà monté ;
(f) descente de la bague de retenue jusqu'à ce qu'elle entre en contact avec
la face
supérieure de la coupelle en entourant l'ouverture et en bloquant le joint
d'étanchéité
intérieur entre la bague de retenue et l'arête sommitale de la partie
cylindrique du corps
de valve de sorte que, en position fermée de la valve, le joint enserre la
tige au niveau
du ou des orifices latéraux en les bouchant et que le ressort repousse la tige
en plaçant
son bourrelet en appui contre le joint d'étanchéité ;
(g) fixation de la bague de retenue sur la bague ;
l'ordre des étapes (a) à (e) n'étant pas fixé, si ce n'est que l'étape (d) est
réalisée
postérieurement à l'étape (c).
Pour simplifier le procédé, on pourra prévoir :
- à l'étape (a), de mouler ensemble en une seule pièce la coupelle et le
corps de valve, le
corps de valve étant relié à la coupelle de préférence par des ponts au niveau
de
l'ouverture ; ou bien
- à l'étape (a), d'encliqueter le corps de valve sur la coupelle à l'aide
de moyens
d'encliquetage.
De même, il est préférable, à l'étape (e), de mouler ensemble en une seule
pièce la
tige et la bague de retenue, la bague de retenue étant reliée à la tige par
des ponts pouvant
facilement céder, la bague de retenue étant située entre les orifices et
l'ouverture supérieure
du conduit intérieur.
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Enfin, il est préférable, à l'étape (g), de fixer la bague de retenue sur la
coupelle par
soudage, une surépaisseur de matière pouvant être prévue sur la bague de
retenue ou sur la
coupelle pour servir de joint de soudure.
5 L'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à l'aide des figures
suivantes :
Figure 1 vue en coupe éclatée des différents éléments constituant la valve
;
Figure 2 vue en coupe d'un ensemble coupelle/valve selon l'invention monté
sur un boîtier
pour réaliser un récipient aérosol ;
Figure 3 vue en coupe de la valve avant soudage de la bague de retenue ;
Figure 4 vue en coupe de la valve après soudage de la bague de retenue ;
Figure 5 vue en coupe et en perspective de l'unité de coupelle avant montage ;
Figure 6 vue en coupe et en perspective de l'unité de tige avant montage.
La valve de l'invention est destinée à être réalisée tout en plastique afin de
permettre
un recyclage plus facile du récipient aérosol après usage. Il va de soi que
certaines pièces
peuvent cependant être réalisées dans une autre matière, par exemple en métal.
L'invention concerne un ensemble coupelle/valve (1) composé, comme le montre
la
figure 1,
- d'une unité de coupelle (11) constituée d'une coupelle (2) et d'un corps de
valve (3),
- d'une unité de tige (12) constituée d'une tige (4) et d'une bague de
retenue (5) pour fixer
la tige dans le corps de valve (3),
- d'un joint d'étanchéité intérieur (13), et
- d'un ressort (14).
Ces pièces présentent toutes une certaine symétrie de rotation autour d'un axe
(A)
passant par le centre de la tige (4) et marqué schématiquement sur la figure
1. Les adjectifs
radial et axial se rapportent à cet axe. De plus, les références
spatiales comme au-
dessus ou en dessous)) se rapportent à la position représentée sur les
figures. Il va de
soi que l'ensemble coupelle/valve de l'invention peut être utilisé dans
d'autres positions,
notamment tête en bas, auquel cas, ce qui était décrit comme situé au-dessus
ou en
dessous)) se trouverait dans la position opposée.
L'unité de coupelle (11) combine en une seule pièce la coupelle (2) et le
corps de valve
(3). Il serait bien entendu possible de réaliser cette unité sous forme de
deux pièces
distinctes assemblées ensemble par tout moyen approprié, par exemple par
encliquetage.
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La coupelle comprend de façon traditionnelle un bord périphérique (21) pour la
fixer sur le
col d'un boîtier (6) après interposition, le cas échéant, d'un joint
d'étanchéité extérieur (22).
La face inférieure de la coupelle peut être munie de nervures de renfort (25).
La coupelle présente en son centre une ouverture (23) qui est entourée, sur la
face
supérieure de la coupelle, d'un évidement (24) concentrique à l'ouverture
(23). Dans
l'exemple de réalisation présenté ici, le fond de l'évidement présente une
gorge annulaire
(241).
Le corps de valve (3) est fixé à la coupelle au niveau de l'ouverture (23). Il
est constitué
essentiellement d'un élément cylindrique (31) ouvert en haut et fermé en bas
par une paroi
de séparation radiale (32). L'élément cylindrique se prolonge par une tubulure
(33) fixée à la
paroi radiale. Une ouverture (34) est réalisée dans la paroi radiale pour
mettre en contact
l'intérieur du cylindre et le conduit situé à l'intérieur de la tubulure. Des
nervures radiales en
L (35) sont placées dans le fond de l'élément cylindrique (31). Les branches
verticales du L
servent à guider le ressort (14) tandis que les branches horizontales lui
servent d'appui. Les
branches horizontales des L ne se touchent pas. Dans l'exemple présenté, elles
s'arrêtent à
distance de l'orifice (34). L'élément cylindrique (31) est relié à la coupelle
(2) par des ponts
(36) réalisés dans la partie supérieure de sa face extérieure. Ces ponts sont
répartis
régulièrement sur la périphérie de l'élément cylindrique et forment des
créneaux saillant
radialement vers l'extérieur et vers le haut. La partie supérieure de ces
ponts est reliée à la
paroi de l'ouverture (23). Sur son arête sommitale, l'élément cylindrique (31)
présente une
nervure annulaire (37) pour garantir l'étanchéité avec le joint interne (13).
Le sommet de la
nervure annulaire (37) est situé plus bas que le fond de l'évidement (24) au
niveau de
l'ouverture (23). Il est cependant possible que le fond de l'évidement au
niveau de la gorge
annulaire (241) soit au même niveau, voire plus bas, que le sommet de la
nervure annulaire
(37). Il serait également possible de remplacer les ponts (36) par une
fixation continue.
L'unité de tige (12) est constituée d'une tige (4) et d'une bague de retenue
(5). Pour
simplifier la fabrication et l'assemblage, il est préférable que l'unité de
tige soit fabriquée
d'une seule pièce. Pour cela, la bague de retenue et la tige sont moulées
ensemble et
reliées par quelques ponts (51) fragiles qui cèdent facilement lors de
l'assemblage. Il serait
bien sûr possible de fabriquer les deux éléments séparément.
La tige (4), également connue sous le nom de stem, est constituée d'un élément
tubulaire séparé en son centre par une paroi radiale (41) en formant un
conduit supérieur
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(42) et un conduit inférieur (43). Un ou plusieurs orifices (44) sont réalisés
dans le bas du
conduit supérieur, à proximité de la paroi radiale (41) pour mettre en contact
l'intérieur de ce
conduit supérieur avec la face externe cylindrique de la tige. Un bourrelet
annulaire (45) est
réalisé sur la face externe cylindrique de la tige, en dessous des orifices
(44). Ce bourrelet
(45) est aplati du côté des orifices (44) de sorte à former une surface
d'appui radial (46).
Dans l'exemple présenté ici, le bourrelet (45) est dans le prolongement de la
paroi de
séparation (41). Le conduit inférieur (43) n'a pas de fonction, et la partie
de l'élément
tubulaire située en dessous de la paroi de séparation radiale (41) pourrait
être pleine. Elle
sert de tenon de guidage dans le ressort (14). Un épaulement annulaire (47)
est réalisé dans
ce tenon qui, à l'état monté, sert de butée au ressort.
La bague de retenue (5) a la forme d'une plaque ronde percée en son centre de
sorte
à former un passage (52). Le diamètre extérieur de la bague de retenue est
légèrement
inférieur au diamètre de l'évidement (24), et dans tous les cas supérieur au
diamètre de
l'ouverture (23). Le diamètre du passage (52) est légèrement supérieur au
diamètre extérieur
de la paroi du conduit supérieur (42) de la tige. Sur sa face inférieure, on
peut placer une
surépaisseur de matière (53) de forme annulaire pour servir de joint de
soudure lors de
l'assemblage. Dans l'exemple présenté ici, le joint de soudure est placé sur
une couronne
(54) placée à la périphérie de la face inférieure de la bague de retenue.
Cette couronne
pénètre dans la gorge annulaire (241) réalisée dans l'évidement (24) de la
coupelle. La
couronne peut servir de moyens de centrage pour centrer la bague de retenue
lors de son
déplacement en direction de la coupelle au cours de l'assemblage. Si la bague
de retenue
n'est pas munie d'une telle couronne, il n'est pas nécessaire de prévoir de
gorge annulaire
dans l'évidement. Les ponts (51) qui relient avant assemblage la tige et la
bague de retenue
sont situés entre les orifices (44) et le sommet de la tige, par exemple à mi-
distance environ.
Le joint d'étanchéité intérieur (13) est un joint plat annulaire dont le
diamètre extérieur
est légèrement inférieur ou égal au diamètre de l'ouverture (23) à la jonction
entre la
coupelle et le corps de valve, et supérieur au diamètre de la nervure
annulaire (37) au
sommet du corps de valve. Son diamètre intérieur est égal ou légèrement
inférieur au
diamètre de la tige au niveau des orifices (44).
Lors de l'assemblage de l'ensemble coupelle/valve, un ressort (14) est
introduit dans le
corps de valve (3) de sorte qu'il se trouve dans l'espace défini par les
branches verticales
des nervures (35), en appui sur les branches horizontales de ces nervures.
Parallèlement, le
joint d'étanchéité intérieur (13) est enfilé sur la partie inférieure de la
tige servant de tenon
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jusqu'à ce qu'il soit passé par-dessus le bourrelet (45). Pour cela, la face
inférieure du
bourrelet est inclinée pour faciliter le passage du joint. Ce dernier se
trouve alors entre le
bourrelet (45) et la bague de retenue (5) toujours fixée à la partie
supérieure de la tige.
L'unité tige/bague de retenue munie du joint est alors introduite dans le
corps de valve
jusqu'à ce que la partie inférieure de la tige pénètre dans le ressort et que
l'extrémité
supérieure de celui-ci entre en contact avec l'épaulement annulaire (47) de la
partie
inférieure de la tige. Cette situation est représentée à la figure 3.
La bague de retenue est alors poussée vers le bas et les ponts (51) qui la
reliaient à la
tige (4) cèdent. La bague est amenée au contact de la coupelle. Elle prend
place dans
l'évidement (24) avec sa surépaisseur de matière (53) en appui contre la
surface radiale
annulaire formant le fond de l'évidement (24), le cas échéant, dans la gorge
annulaire (241)
quand il y en a une comme cela est le cas dans le présent exemple. En
descendant, la
bague de retenue repousse vers le bas le joint d'étanchéité (13) qui vient
s'écraser contre la
nervure annulaire (37) réalisée sur l'arête sommitale de l'élément cylindrique
(31) du corps
de valve. Le joint se trouve ainsi coincé entre la face inférieure de la bague
de retenue et
d'une part la surface d'appui radiale (46) du bourrelet et d'autre part la
nervure annulaire (37)
du corps de valve. Il est alors possible de souder la bague de retenue sur la
coupelle, par
exemple par ultrason. C'est la situation représentée à la figure 4. Dans cette
position, la tige
est soumise à la pression du ressort (14) qui tend à la repousser vers le
haut, mais elle est
retenue par son bourrelet (45) qui est en butée contre le joint d'étanchéité,
lui-même en
appui contre la bague de retenue (5). L'ensemble coupelle/valve est prêt à
être monté sur un
boîtier pour former un récipient aérosol (cf. figure 2).
Lorsque la bague de retenue (5) est munie d'une couronne annulaire (54) qui
pénètre
dans une gorge (214) de l'évidement (24), il est préférable que l'une ou les
parois latérales
de cet évidement soient légèrement inclinées par rapport à la verticale, au
moins dans leur
partie supérieure, de sorte que cet évidement s'évase vers le haut au moins
dans sa partie
supérieure. Ainsi, lorsque la bague de retenue (5) est descendue vers la
coupelle lors de
l'assemblage, sa couronne est guidée dans l'évidement (24) par la ou les
parois latérales
inclinées, même si la bague de retenue n'est pas exactement coaxiale avec
l'évidement (24).
Il serait également possible d'incliner la ou les parois latérales de la
couronne annulaire (54)
en plus ou à la place de l'inclinaison de la ou des parois latérales de
l'évidement (24), de
sorte que la couronne serait plus étroite à son extrémité libre dirigée vers
la coupelle (2) qu'a
sa base rattachée à la plaque de la bague de retenue. Dans l'exemple présenté
ici,
l'évidement (24) est constitué essentiellement d'une partie supérieure
destinée à recevoir la
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plaque principale de la bague de retenue (5) et délimitée par une paroi
latérale extérieure et
d'autre part d'une partie inférieure constituée par la gorge (241) destinée à
recevoir la
couronne (54) de la bague de retenue et délimitée par deux parois latérales et
une paroi de
fond, la paroi latérale extérieure de la gorge étant dans le prolongement de
la paroi latérale
de la partie supérieure dans le cas présent. La paroi latérale de la partie
supérieure de
l'évidement (24) est légèrement inclinée par rapport à la verticale de sorte
que l'évidement
s'évase vers le haut, comme cela est bien visible sur les figures 3 et 4. Il
serait également
possible de ne prévoir qu'une gorge (241) servant d'évidement pour la couronne
(54), sans
évidement pour la plaque principale de la bague de retenue (5). Dans ce cas,
l'une ou les
deux parois latérales pourraient être inclinées par rapport à la verticale, au
moins dans leur
partie supérieure, pour que la gorge s'évase vers le haut.
Une poche souple pourrait être fixée au corps de valve (3) pour former une
valve à
poche. Pour cela, on pourra prévoir deux ailettes opposées sur le corps de
valve pour
faciliter le soudage de la poche. En raison de l'écrasement du joint au niveau
de la nervure
annulaire (37) au sommet du corps de valve, l'intérieur du corps de valve est
isolé de
l'espace qui entoure le corps de valve, c'est-à-dire de l'espace situé entre
le boîtier et la
poche souple.
Les différents éléments sont de préférence réalisés dans une matière
plastique. Par
exemple, on pourra choisir un matériau thermoplastique pour l'unité de
coupelle et pour
l'unité de tige et de l'acier inoxydable ou un matériau thermoplastique pour
le ressort. Le
boîtier devra être dans un matériau compatible avec celui de la coupelle si
l'ensemble
coupelle/valve doit être soudé dessus. On choisira par exemple du PET.
L'avantage de l'ensemble coupelle/valve de l'invention réside dans le fait que
toutes
les pièces peuvent être en plastique, y compris le ressort, ce qui facilite le
recyclage du
récipient aérosol après usage. De plus, en moulant d'une seule pièce d'une
part l'unité de
coupelle et d'autre part l'unité de tige, on diminue considérablement le
nombre de pièces, ce
qui permet un gain de place lors du stockage et permet de réduire les frais de
montage.
Liste des références :
1 Ensemble coupelle/valve
11 Unité de coupelle
12 Unité de tige
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13 Joint d'étanchéité intérieur
14 Ressort
2 Coupelle
21 Bord périphérique
5 22 Joint d'étanchéité extérieur
23 Ouverture
24 Évidement
241 Gorge annulaire
25 Nervures de renfort
10 3 Corps de valve
31 Élément cylindrique
32 Paroi de séparation radiale
33 Tubulure
34 Ouverture de passage
35 Nervures radiales
36 Ponts
37 Nervure annulaire
4 Tige
41 Paroi radiale
42 Conduit intérieur supérieur
43 Conduit intérieur inférieur
44 Orifices
45 Bourrelet annulaire
46 Surface d'appui radial
47 Épaulement annulaire
5 Bague de retenue
51 Ponts
52 Passage
53 Surépaisseur de matière
54 Couronne annulaire
6 Boîtier d'aérosol
