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CA 03142562 2021-12-02
WO 2021/013599 PCT/EP2020/069713
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Description
Valve pour récipient sous pression
L'invention concerne une valve pour récipient sous pression comprenant :
- un corps de valve dans lequel sont placés :
= un ressort,
= une soupape et
= un joint de soupape, ainsi qu'
- une coupelle présentant une face extérieure et une face intérieure et
étant munie d'une
ouverture centrale à travers laquelle peut passer une tige de sortie du
produit,
le corps de valve étant fixé sur la face intérieure de la coupelle.
Les valves selon le préambule sont couramment utilisées pour des récipients
sous
pression, notamment pour des générateurs d'aérosol. Un corps de valve est fixé
à une coupelle
en formant une chambre interne dans laquelle se trouvent un ressort, un joint
et entre les deux
une partie au moins de la soupape. Le ressort pousse la soupape contre le
joint de sorte que
la valve est fermée. Pour introduire le joint, le ressort et la soupape, il
est indispensable d'avoir
une ouverture d'accès avant le montage final. Traditionnellement, la coupelle
est sertie sur le
sommet du corps de valve qui est muni pour cela d'une surépaisseur annulaire à
son sommet.
Cette méthode fonctionne très bien quand la coupelle est métallique.
Cependant, la tendance
actuelle tend à éliminer les pièces métalliques et à les remplacer dans la
mesure du possible
par du plastique afin de faciliter le recyclage des générateurs d'aérosol. On
connait donc des
valves dans lesquelles la coupelle est elle aussi en plastique.
Dans ce cas, il est possible d'avoir un ensemble d'un seul tenant constitué du
corps de
valve et de la coupelle, l'espace interne étant alors fermé par une rondelle
soudée par le dessus.
On connait une telle valve du document VVO 2016/202754 Al par exemple.
L'inconvénient de
cette solution réside dans le fait que si la soudure entre la rondelle et la
coupelle était
défectueuse, la rondelle pourrait se décrocher et être expulsée avec force au
risque de blesser
son utilisateur.
Dans d'autres variantes, le corps de valve est fixé à la coupelle par
encliquetage. On
citera à titre d'exemple le document FR 2 508 136 Al. Cela nécessite des
moules plus
complexes pour réaliser d'une part les languettes d'encliquetage sur la
coupelle ou le corps de
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valve et d'autre part les évidements correspondants sur l'autre pièce. De
plus, il faut
surdimensionner les pièces pour tenir compte de la hauteur de la fixation.
L'objectif de l'invention est de remédier à ces inconvénients.
Cet objectif est atteint du fait que le joint de soupape est plaqué contre la
coupelle en
entourant l'ouverture centrale, et du fait que le corps de valve est fixé sur
la face intérieure de
la coupelle par soudage. Cette solution permet d'avoir des pièces plus simples
à fabriquer. De
plus, aucune pièce ne peut être expulsée vers l'utilisateur en cas de fixation
défectueuse du
corps de valve sur la coupelle.
Afin de faciliter le soudage du corps de valve sur la coupelle, il est
préférable que la face
intérieure de la coupelle et le corps de valve soient réalisés en matière
plastique, de préférence
du polypropylène (PP) ou une autre polyoléfine. Pour que l'assemblage
fonctionne, il suffit que
les matériaux retenus pour l'une des pièces soient compatibles avec celui de
l'autre pièce.
Afin que la coupelle présente une plus grande rigidité, elle peut être
constituée d'au moins
une couche extérieure métallique, de préférence en aluminium ou en fer blanc,
et d'une couche
intérieure en matière plastique, de préférence en polypropylène (PP) ou une
autre polyoléfine.
Le corps de valve peut comprendre un corps tubulaire muni
- à une extrémité d'une arête effilée annulaire, laquelle arête effilée est
en appui étanche
contre le joint de soupape en entourant l'ouverture centrale, ainsi que
- d'une couronne de fixation par laquelle le corps de valve est soudé à la
coupelle.
Le corps de valve peut être soudé sur une partie plane de la coupelle qui
s'étend au-delà
du corps de valve. Elle peut également être bombée de sorte que sa face
intérieure ou sa face
extérieure a une forme générale convexe. Dans les deux cas, le bord de
l'ouverture centrale
peut être redressé, notamment redressé du côté de la face extérieure. Une
telle coupelle plane
au moins au niveau du corps de valve, ou légèrement bombée sera choisie par
exemple quand
la coupelle contiendra au moins une couche métallique. Le bord redressé
contribue à renforcer
la coupelle.
Dans une autre variante de réalisation, l'ouverture centrale de la coupelle
est réalisée
dans une paroi de fond d'un puits cylindrique, le joint de soupape étant placé
contre la paroi de
fond du puits cylindrique. L'intérêt d'un puits peut être de remonter
l'ouverture centrale par
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rapport au bord périphérique servant à fixer la valve sur le boîtier. Il peut
également permettre
de placer des nervures de renfort sur la face extérieure de la coupelle, en
contact avec la face
extérieure du puits cylindrique. Des nervures de renfort peuvent être prévues
sur une face au
moins de la coupelle même quand l'ouverture centrale de la coupelle n'est pas
réalisée dans
une paroi de fond.
Quand le corps de valve est muni d'une arête effilée et que l'ouverture
centrale de la
coupelle se trouve au fond d'un puits, il est préférable que l'extrémité du
corps de valve munie
de l'arête effilée pénètre dans le puits cylindrique. Selon les besoins, la
soudure peut être
réalisée soit entre la couronne de fixation introduite dans le puits et la
paroi de fond du puits,
soit entre la couronne de fixation plus large que le puits et une section
périphérique de la
coupelle qui entoure le puits. On peut également envisager de souder l'une sur
l'autre les parois
latérales du corps de valve et du puits.
Dans une autre variante de coupelle avec l'ouverture centrale placée au fond
d'un puits,
le corps de valve peut comprendre un corps tubulaire muni d'une couronne de
fixation par
laquelle le corps de valve est soudé à la coupelle, avec le corps de valve
placé totalement à
l'extérieur du puits, la soudure étant réalisée entre la couronne de fixation
plus large que le puits
et une section périphérique de la coupelle qui entoure le puits.
L'invention concerne également un procédé de fabrication d'une valve selon
l'invention.
Ce procédé prévoit les étapes suivantes :
- le ressort est placé dans le fond du corps de valve ;
- le joint de soupape est monté sur la tige de la soupape ;
- l'ensemble soupape/joint est inséré dans le corps de valve de sorte que
l'extrémité
inférieure de la soupape soit en appui contre le ressort ;
- la coupelle est ensuite mise en place, en faisant passer l'extrémité
libre de la tige de la
soupape dans l'ouverture centrale de la coupelle quand la soupape est de type
stem pour
une valve mâle, puis la coupelle est approchée du corps de valve jusqu'à ce
que le corps
de valve soit en contact avec la face intérieure de la coupelle ;
- la coupelle et le corps de valve sont soudés, de préférence par soudage à
ultrason ou par
soudage par rotation.
L'invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide des figures qui
montrent :
Fig. 1 : une vue éclatée en coupe d'une valve selon l'invention ;
Fig. 2: une vue en coupe de la valve de la figure 1 ;
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Fig. 3: une vue en coupe et en perspective (a) du corps de valve de la valve
de la figure 1, et
(b) du stem ;
Fig. 4: une vue en coupe et en perspective de la coupelle de la valve de la
figure 1.
L'invention concerne une valve (1) pour un récipient sous pression. La valve
(1) est
constituée principalement :
- d'une coupelle (50) et
- d'un corps de valve (10) dans lequel sont placés :
= un ressort (20),
= une soupape ayant ici la forme d'un stem (30) et
= un joint de soupape (40).
La valve (1) de l'invention peut être utilisée dans toutes les positions. Dans
les figures
illustrant cette demande, la valve est représentée avec le stem dirigé vers le
haut. Les
références haut / bas ou supérieur / inférieur n'ont qu'une
valeur relative en
rapport avec les représentations des figures ci-jointes. Il va de soi que la
valve peut être utilisée
dans toutes les positions et que ce qui est en haut dans la position
représentée ici ne le sera
pas nécessairement lors de l'utilisation. Par ailleurs, la valve s'étend
longitudinalement par
rapport à un axe principal (A), vertical dans les représentations des figures
ci-jointes. Les termes
radial , axial et transversal se rapportent à cet axe principal (A).
Comme pour toute valve à coupelle, la coupelle (50) constitue une séparation
entre le
côté de la valve destiné à être placé à l'intérieur du boîtier et l'autre côté
destiné à être à
l'extérieur du boîtier. Les termes intérieur et extérieur se
rapportent aux éléments situés
du côté intérieur ou extérieur de la coupelle. Les termes interne et
externe se rapportent
à un composant particulier (en particulier le corps de valve) et définissent
ce qui se trouve dans
ou hors dudit composant, peu importe qu'il s'agisse d'un composant situé sur
la face intérieure
ou extérieure de la coupelle.
L'exemple présenté ici est une valve de type mâle ayant comme soupape un stem
(30)
dont une partie de la tige saille hors de la valve. L'invention peut
s'appliquer également à une
valve de type femelle ayant comme soupape un siège situé dans le corps de
valve et devant
être actionné par une tige extérieure (généralement celle d'un diffuseur)
pénétrant dans la valve.
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Le corps de valve (10) se compose principalement d'un corps tubulaire (11)
fermé
partiellement à une première extrémité, appelée extrémité inférieure, par une
paroi de fond (12)
présentant une ouverture d'entrée (121). Le corps tubulaire (11) et la paroi
de fond (12)
définissent ensemble une chambre interne (13). Des nervures verticales (131)
peuvent être
5 prévues dans le fond de la chambre interne, à proximité de la paroi de fond.
Ces nervures
saillent radialement du corps tubulaire en direction du centre de la chambre
interne en formant
un espace de réception dans lequel une première extrémité du ressort (20) peut
être reçue et
retenue radialement. Un tenon de fixation (14) peut être prévu sur la face
externe de la paroi
de fond (12) pour fixer par exemple un tube plongeur ou des moyens anti-
affaissement. Ce
tenon (14) est de forme tubulaire et entoure l'ouverture d'entrée (121).
Une ouverture (112) au moins peut être prévue dans le corps tubulaire (11),
laquelle
ouverture forme un passage mettant en contact la face externe et la face
interne du corps
tubulaire. Cette ouverture, qui n'est pas obligatoire, sert de prise de gaz
additionnelle pour
améliorer la qualité de la pulvérisation.
La deuxième extrémité du corps tubulaire (11) se termine par une arête effilée
(111). Elle
est entourée d'une couronne de fixation (15) qui est constituée d'une paroi
tubulaire reliée à la
seconde extrémité du corps tubulaire par une paroi transversale (151). Cette
paroi transversale
est par exemple parallèle à un plan perpendiculaire à l'axe principal (A).
Elle peut être pleine
comme dans le présent exemple, ou crénelée s'il n'est pas nécessaire d'assurer
une étanchéité
entre les deux faces de cette paroi transversale. La tranche (face supérieure)
annulaire (152)
de la couronne de fixation (15) est de préférence munie d'au moins une
surépaisseur de matière
faisant le tour complet de la couronne et servant de directeur d'énergie lors
du soudage par
ultrason du corps de valve sur la coupelle. Dans l'exemple présenté ici, il y
a deux anneaux de
surépaisseur de matière (152a, 152b).
La coupelle (50) est constituée d'une plaque munie
- d'un bord périphérique (51) destiné à la fixation de la coupelle sur un
boîtier non représenté,
et
- d'une ouverture centrale (52) à travers laquelle passe une tige de sortie
du produit.
La tige peut être portée par une soupape à insérer au moins en partie dans le
corps de
valve (donc par un stem) s'il s'agit d'une valve de type mâle, ou par un
diffuseur destiné à
actionner la valve s'il s'agit d'une valve de type femelle.
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La coupelle peut être réalisée entièrement en matière plastique. Il est
également possible
qu'elle soit constituée, comme dans le présent exemple, d'une couche
extérieure (53)
métallique et d'une couche intérieure (54) en matière plastique. Le bord (521)
de l'ouverture
centrale (52) peut être redressé, notamment du côté de la face extérieure.
Le stem (30) est de forme courante. Il se compose d'une paroi cylindrique (31)
ouverte à
son extrémité supérieure (311) et fermée à son extrémité inférieure en formant
un canal de
sortie du produit. Un ou plusieurs orifices (312) placés en bas du canal de
sortie traversent
radialement la paroi cylindrique pour mettre en contact la face interne et la
face externe de
ladite paroi cylindrique (31). La paroi cylindrique (31) constitue la tige de
sortie du produit. Cette
paroi cylindrique se poursuit par une couronne (32) de plus grand diamètre
présentant sur sa
face externe des canaux verticaux ou des nervures verticales permettant au
produit de
contourner la couronne. L'enveloppe extérieure de cette couronne a un diamètre
légèrement
inférieur au diamètre interne du corps tubulaire (11) du corps de valve de
sorte qu'elle peut
entrer dans celle-ci tout en étant guidée. Sur sa face annulaire supérieure,
la couronne (32) est
munie d'une nervure d'étanchéité (321) pour assurer l'étanchéité avec le joint
de soupape (40).
La couronne (32) se poursuit vers le bas par un tenon de guidage (33) destiné
à coopérer avec
la deuxième extrémité du ressort (20).
Le joint de soupape (40) est également une pièce classique. Il s'agit d'un
joint annulaire
dont le diamètre interne est choisi pour enserrer de façon étanche la paroi
cylindrique (31) du
stem. Le diamètre externe est choisi pour que toute l'arête effilée (111) du
corps tubulaire du
corps de valve puisse être en appui étanche contre le joint de soupape (40).
Dans le présent
exemple, le joint de soupape prend place dans l'espace délimité d'une part par
la face interne
de la couronne de fixation et d'autre part par la paroi transversale (151).
Le ressort est coincé entre la paroi de fond (12) du corps de valve et le
tenon de guidage
(33) du stem.
La valve de l'invention est assemblée de la façon suivante. Le ressort (20)
est placé dans
le fond de la chambre interne (13) avec sa première extrémité située entre les
nervures
verticales (131). Le joint de soupape (40) est monté sur le stem (30) de sorte
d'une part qu'il
bouche les orifices (312) du stem et d'autre part qu'il soit en appui étanche
contre la nervure
d'étanchéité (321). L'ensemble stem/joint est inséré dans le corps de valve
par le tenon de
guidage (33) de sorte que ce dernier (33) pénètre dans la seconde extrémité du
ressort (20).
La coupelle est ensuite mise en place en faisant passer l'extrémité libre du
stem dans l'ouverture
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centrale (52). La coupelle est approchée du corps de valve jusqu'à ce que la
tranche annulaire
(152) soit en contact avec la face intérieure (54) de la coupelle. Dans cette
position, le joint de
soupape (40) est en appui étanche contre l'arête effilée (111). Il ne reste
plus qu'a souder la
coupelle et le corps de valve au niveau de la tranche annulaire (152). Cette
soudure peut être
réalisée par tout moyen approprié, et notamment par soudage à ultrason ou par
soudage par
rotation.
Dans l'exemple présenté ici, la coupelle est sensiblement plane au niveau du
corps de
valve et autour de ce corps de valve. La hauteur de la face interne de la
couronne de fixation
est sensiblement identique à l'épaisseur du joint de soupape (40). L'arête
effilée (111) contribue
à plaquer de façon étanche le joint contre la face intérieure de la coupelle.
L'étanchéité entre la
coupelle (50) et le corps de valve (10) est donc assurée par le joint de
soupape écrasé contre
la face intérieure (54) de la coupelle par l'arête effilée (111) en formant un
joint annulaire tout
autour de l'ouverture centrale (52). La soudure à l'interface entre la
couronne de fixation et la
coupelle n'a donc pas besoin d'être étanche. Elle doit seulement retenir le
corps de valve contre
la coupelle contre l'effet du ressort (20) et assurer un bon plaquage du joint
de soupape (40)
contre la face intérieure (54) de la coupelle. Il serait donc possible que la
soudure ne soit pas
continue.
Il serait également possible que la coupelle ne soit pas plane et notamment
que
l'ouverture centrale (52) se trouve sur une paroi de fond d'un puits dans
lequel pénètre au moins
une partie de la couronne (32) du stem.
Dans une première variante de réalisation, la partie supérieure du corps de
valve avec
l'arête effilée (111) et la couronne de fixation (15) pénètre également dans
le puits. La soudure
entre le corps de valve (10) et la coupelle se fait au niveau de la paroi de
fond du puits. La
couronne de fixation (15) reste au sommet du corps tubulaire comme dans le
présent exemple
et elle est dimensionnée pour pénétrer dans le puits. On pourrait également
envisager de
souder les parois latérales cylindriques du corps de valve et du puits.
Dans une deuxième variante de réalisation, la soudure est réalisée au niveau
d'une
section périphérique de la coupelle qui entoure le puits. Dans ce cas, seule
la partie supérieure
du corps tubulaire (11) avec l'arête effilée (111) pénètre dans le puits,
tandis que la couronne
de fixation, qui est plus large que le puits, est placée plus bas que l'arête
effilée.
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Dans une troisième variante de réalisation, le joint de soupape (40) est fixé
à la paroi de
fond du puits, par exemple par surmoulage. Dans ce cas, il n'est plus
nécessaire qu'une arête
effilée du corps de valve le maintienne plaqué contre la face intérieure de la
coupelle. Le corps
de valve ne pénètre pas dans le puits. Celui-ci remplit le rôle de la partie
supérieure du corps
de valve et le corps de valve lui-même peut être plus court. La couronne de
fixation, plus large
que le puits, reste au sommet du corps de valve. Comme dans la deuxième
variante, la soudure
est réalisée au niveau d'une section périphérique de la coupelle qui entoure
le puits. La soudure
du corps de valve peut être alors réalisée de façon étanche. Si la soudure
n'est pas étanche, il
est également possible de conserver une arête effilée comme dans l'exemple
présenté ici et
d'interposer entre la section périphérique et l'arête effilée un deuxième
joint.
On peut prévoir de renforcer la coupelle pour qu'elle résiste mieux à la
pression régnant
à l'intérieur du générateur d'aérosol. Dans le présent exemple, dans la mesure
où la couche
extérieure (53) est métallique, il peut suffire de donner une forme concave à
la face extérieure
(53) de la coupelle, et une forme convexe à la face intérieure (54). Une telle
mesure peut
s'avérer insuffisante, notamment quand la coupelle est réalisée exclusivement
en matière
plastique. Dans ce cas, on peut prévoir des nervures de renfort verticales et
radiales sur l'une
des faces au moins de la coupelle, notamment sur la face extérieure (53).
Quand la coupelle
comporte un puits, il est possible de placer des nervures de renfort bien plus
hautes et efficaces
que lorsque la coupelle est simplement bombée comme dans le présent exemple.
Le corps de valve et la coupelle doivent être compatibles pour permettre de
souder le
corps de valve sur la coupelle. On choisira par exemple du polypropylène, ou
d'autres
polyoléfines, pour le corps de valve et la coupelle ou la couche en matière
plastique de la
coupelle. Le corps de valve et la coupelle ne sont pas nécessairement
fabriqués dans le même
plastique.
L'avantage de la valve selon l'invention réside dans le fait qu'aucune pièce
ne peut être
éjectée hors de la valve. En effet, toutes les pièces sont situées du côté de
la face intérieure de
la coupelle et aucune n'est dimensionnée pour traverser l'ouverture centrale.
La soudure entre
le corps de valve et la coupelle n'est soumise à aucun effort de traction.
Elle n'a donc pas besoin
d'être particulièrement résistante.
Liste des Références
1 Valve selon l'invention
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Corps de valve
11 Corps tubulaire
111 Arête effilée
112 Ouverture de passage
12 Paroi de fond
121 Ouverture d'entrée
13 Chambre interne
131 Nervures verticales
14 Tenon
Couronne de fixation
151 Paroi transversale
152 Tranche annulaire de la couronne de fixation
152a Surépaisseur de soudure
152b Surépaisseur de soudure
Ressort
Stem
31 Paroi cylindrique
311 Extrémité inférieure
312 Orifices
32 Couronne
321 Nervure d'étanchéité
33 Tenon de guidage du ressort
Joint de soupape
Coupelle
51 Bord périphérique
52 Ouverture centrale
521 Bord de renfort
53 Couche extérieure métallique
54 Couche intérieure en matière plastique
A Axe principal
