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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de BREVET D'INVENTION formée par William R. Brooks et Irving C. Heinzel pour : "Appareil pour l'injection d'un ingrédient spécial dans un récipient contenant un produit"
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"Appareil pour l'injection d'un ingrédient spécial dans un récipient contenant un produit" La présente invention est relative, d'une fa- çon générale, à un appareil portatif, autonome, pour l'injection d'un ingrédient spécial dans un récipient contenant un produit, en particulier à un appareil pour la distribution sous pression de systèmes de résines réactifs ou autres.
L'invention se rapporte plus particulièrement à des systèmes mécaniques pour l'introduction d'ingrédients, tels qu'un ingrédient actif ou une substance activante, dans un système chimique sous pression au moment de l'utilisation, et, suivant un aspect particulier, l'invention se rapporte à un dispositif d'injection d'un catalyseur à utiliser avec des systèmes de résines synthétiques, pouvant se distribuer sous pression.
Antérieurement, on a prévu des formulations spéciales de peintures, de vernis, d'adhésifs, de mousses résineuses isolantes et de produits apparentés en vue d'une application sous forme de pulvérisation au départ de récipients sous pression, manuels, du type à"aérosol". Toutefois, de nombreux produits de ce genre constituent un compromis en ce qui concerne leurs propriétés optimales du fait des exigences spéciales de formulation pour ce mode d'utilisation.
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D'autres produits ont totalement résisté à une reformulation satisfaisante. De plus, un point essentiel dans la formulation de produits polymérisables, réactifs ou durcissables pour une distribution sous forme d'''aérosol''est l'assurance d'une durée de conservation appropriée dans le récipient, et le désir d'atteindre une durée de stockage acceptable pour le commerce a impliqué antérieurement des solutions telles que la prévision de deux récipients séparés pour les composants réactifs, en même temps qu'un système de soupape individuel et un ajutage commun de mélange. On a décrit un tel agencement dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3. 096. 001 de Boe et col..
Une autre proposition est basée sur une membrane de séparation, pouvant se rompre de façon sélective, comme dans le cas du brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3. 295. 724 de Brooks et col. Ces deux systèmes sont sujets à une variation généralement inacceptable en ce qui concerne la proportion stoechiométrique visée des divers ingrédients et à une impossibilité concomitante de prévoir le comportement du produit résultant.
En outre, un problème particulièrement critique de durée de conservation existe avec les produits d'uréthanne prépolymérisés, emballés avec aérosol, en raison de la propension de ces compositions a montrerune augmentation progressive de viscosité et une solidification finale lors d'un stockage prolongé, spécialement lorsqu'elles sont emballées avec des accélérateurs de durcissement ou avec des agents moussants réactifs. La formulation des produits de ce gen-
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re pour atteindre, à l'état durci, la combinaison optimale de robustesse, de dureté et de rigidité, a eu par conséquent pour résultat une durée de conservation nettement raccourcie.
La présente invention évite les limitations rencontrées suivant la technique antérieure, en prévoyant un système mécanique qui comprend des moyens pour l'introduction hydraulique, au moment de l'utilisation envisagée, d'une quantité choisie d'un fluide catalyseur ou agent similaire, dans un distributeur à aérosol rempli et à l'encontre de la contrepression normale du gaz propulseur comprimé. Grace à la présente invention, l'introduction d'une telle substance active ou ingrédient actif n'est pas envisagée jusqu'à un moment précédant immédiatement l'utilisation effective du récipient/distributeur. De ce fait, la masse principale du produit peut être formulée pour avoir une durée de conservation prolongée sans que l'on rencontre de détériorations importantes quelconques.
Le système d'injection de la présente invention prévoit également des moyens pour le stockage indépendant, sans fuite, d'un fluide catalyseur ou agent similaire.
Un but général de la présente invention est en conséquence de prévoir un système mécanique nouveau et amélioré pour l'injection d'une petite quantité mesurée d'un ingrédient spécial dans un récipient/distributeur sous pression, préalablement rempli d'un produit.
La manière d'atteindre ce but général et d'autres encore plus particuliers, ainsi que les ca-
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ractéristiques de l'invention, apparaîtront plus clairement de la description détaillée suivante.
Pour mieux faire comprendre les principes de l'invention, une seule forme de réalisation de celle-ci, appliquée à un système de distribution de mousse de polyuréthanne prépolymère, autonome, mais auquel l'invention n'est pas limitée, est illustrée par les dessins annexés.
La Figure 1 est une vue latérale développée, partiellement en élévation et partiellement en coupe, montrant un appareil injecteur construit suivant la présente invent-ion et illustré en même temps qu'un récipient/distributeur de mousse de polyuréthanne préalablement rempli.
La Figure 2 est une vue latérale, partiellement en coupe, montrant les divers composants de l'appareil injecteur de la Figure l, dans leur état assemblé et connecté pour injecter un ingrédient spécial pour produit dans le récipient/distributeur sous pression.
La Figure 3 est une vue en perspective partielle agrandie, montrant la caractéristique d'inviolabilité agissant entre l'élément d'accouplement et l'élément de serrage de l'appareil injecteur suivant l'invention.
La Figure 4 est une vue en coupe transversale, prise suivant les lignes 4-4 de la Figure 2 et montrant la coopération des fentes et du cliquet de la construction inviolable.
En se référant plus en détail aux dessins, en particulier à la Figure l, l'appareil injecteur dé-
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signé d'une façon générale par le numéro de référence 20 est illustré comme étant agencé pour l'introduction d'un ingrédient fluide, tel qu'un activant ou catalyseur liquide par exemple, dans une masse de produit 22 pouvant réagir chimiquement, préalablement introduite dans un récipient/distributeur à aérosol 24, ce récipient/distributeur 24 étant conçu pour contenir de manière sûre la pression interne supérieure à la pression atmosphérique, d'envi- 2 ron 2,8 à 7 kg/cm2, que l'on utilise couramment pour maintenir un gaz propulseur ou similaire dans un état essentiellement liquéfié à la température ambiante.
Lorsque la masse de produit 22 consiste en un prépolymère d'urêthanne ou en un précurseur de polymère, la pression interne supérieure à la pression atmosphérique, pour servir à la fois d'agent propulseur et d'agent gonflant ou d'expansion, est avantageusement fournie grace à une charge de dichlorofluorométhane, et l'ingrédient qui est introduit en utilisant l'appareil injecteur 20 consiste en un catalyseur liquide pour le système polymère.
Le récipient/distributeur 24 comporte d'une façon générale un corps métallique tubulaire 26, un fond concave 26 et une partie supérieure 30 en forme de dôme, qui est équipée d'un agencement 32 à soupape de distribution, le fond 28 et la partie supérieure 30 étant scellés hermétiquement aux extrémités opposées du corps 26 ou étirés en une pièce avec celui-ci. Pour coopérer avec l'appareil injecteur 20 dans l'introduction de l'ingrédient spécial, le fond 28 du récipient/distributeur est perforé d'un trou
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central 34 qui, à son tour, est obturé par un joint élastique ou rondelle élastomère 36, pouvant être perforé, ayant l'allure générale d'une bobine.
L'appareil injecteur 20 comprend un dispositif d'accouplement intermédiaire 40, un ensemble à seringue 42, un élément de serrage 44 et un agencement multiplicateur de force 46 qui agit entre l'élément d'accouplement 40 et l'élément de serrage 44 pour faire fonctionner la seringue. L'élément d'accouplement 40 et l'élément de serrage 44 sont avantageusement fabriqués en une matière plastique résineuse relativement inerte du point de vue chimique, par exemple du polypropylène, et ce par un procédé traditionnel de moulage par injection.
L'élément d'accouplement 40 comprend une partie formant paroi tubulaire externe préhensile 48, qui forme une cavité centrale 50, celle-ci étant d'une forme et de dimensions lui permettant de recevoir à glissement et facilement la partie inférieure du corps du réservoir/distributeur, la rondelle 36 étant orientée intérieurement à cette cavité. Le montage étroit du récipient/distributeur dans la cavité 50 établit un axe de repère en alignement avec le centre de la rondelle 36 pour des besoins que l'on décrira plus complètement par la suite.
L'élément d'accouplement 40 comprend en outre une structure tubulaire formant arrêt 52 qui est agencée coaxialement à la paroi tubulaire externe 48, cette structure d'arrêt 52 se terminant, à son extrémité libre, par une lèvre 50 qui fait face à la surface externe du fond concave 28 du récipient comportant la
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rondelle 36, et ce pour former un arrêt mécanique.
En conséquence, la lèvre extrême 56 est espacée axialement vers l'intérieur par rapport au bord annulaire 56 de la paroi tubulaire externe 48. La lèvre extrême 54 est avantageusement recouverte d'une rondelle 58 d'une matière de garniture agissant comme joint et comme tampon. La matière de la garniture 58 peut être constituée par une composition de latex, un élastomère fondu à chaud ou une rondelle élastique préalablement découpée.
L'élément d'accouplement 40 est également conformé dz manière à présenter une base annulaire non perforée 60, disposée entre la paroi externe 48 et la structure d'arrêt 52. Un manchon de guidage cylindrique 62 est agencé coaxialement à la paroi tubulaire 48 en s'étendant axialement en dessous de la base 60 dans la direction opposée à celle de la structure d'arrêt 52 pour s'accoupler télescopiquament avec l'élément de serrage 44. Une tige tubulaire 64 pend depuis la base 60 intérieurement au manchon da guidage 62 pour constituer des parties à la, fois de l'ensemble à seringue 22 et d l'agencement multiplicateur de force 46.
La base 60 et la tige 64 coopèrent pour constituer un agencement de montage pour l'ensemble à seringue 42. De façon plus particulière, cet ensemble à seringue 42 comprend un canon tubulaire 66 qui est fait d'une pièce avec la tige 64, le canon 66 comportant une chambre cylindrique interne 68 destinée à contenir une quantité dosée d'un ingrédient liquide pour produit, par exemple un catalyseur. L'ensemble
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à seringue comprend en outre une aiguille à canule 70 fixée au canon tubulaire 66 pour permettre un transfert de fluide avec la chambre à ingrédient 68, grace en particulier à des moyens comprenant un raccord 72 réalisé avec un rebord inférieur 74 s'étendant radialement vers l'extérieur. Le canon 66 comprend un ergot creux d'allure conique 76 se dressant depuis la base 60 à l'intérieur de la structure d'arrêt tubulaire 52.
Le raccord 72 présente un creux interne d'allure conique destiné au montage à pression sur l'ergot 76, le rebord 74 de celui-ci s'appuyant sur la base 60, comme illustré par la Figure 2. Un joint réalisé par fusion ou grace à un solvant assure de manière utile la fixation du rebord 74 à la base 60. En outre, un petit corps 78 d'adhésif ou de ciment est utilisé pour fixer l'aiguille 70 au raccord 72. On comprendra que l'ergot 76 est localisé centralement à la structure d'arrêt 52 pour assurer l'alignement de l'aiguille 70 axialement avec l'axe central de la rondelle 36 dans une position permettant la perforation de celleci. Un couvercle supérieur de sécurité, non représenté, peut être prévu pour l'aiguille 70, si on le désire.
L'ensemble à seringue 42 comprend en outre un piston d'allure général cylindrique 80 qui est disposé de manière mobile dans la chambre de produit 68 en vue d'être utilisé pour chasser l'ingrédient spécial hors du canon de l'ensemble à se- ringue, à travers l'aiguille 70 et la rondels 36, et de la sorte dans la masse de produit 22 se trouvant dans le récipient/distributeur 24. De manière avanta-
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geuse, une garniture d'étanchéité toroldale 82 est logée dans une rainure annulaire prévue dans la paroi externe du corps cylindrique du piston 80 pour retenir l'ingrédient liquide sans possibilité de fuite. Une tige de commande 84, d'un diamètre moindre que celui du corps cylindrique du piston, s'étend depuis ce corps dans la direction opposée à celle de la pointe conique supérieure 86.
Pour coopérer avec le piston à pointe conique 80 en vue d'assurer une décharge complète de l'ingrédient liquide par la seringue, la chambre 68 est conformée de manière à présenter une partie extrême 88, d'une allure conique correspondante.
En continuant à se référer à la figure l, l'élément de serrage 44 comprend une paroi tubulaire externe préhensible 90, qui est fermée par une plaque extrême transversale 92 et qui présente une surface cylindrique interne 94, essentiellement non interrompue, cette surface 94 recevant à glissement et à rotation le manchon de guidage 62 lors de l'assemblage des éléments 40 et 44 afin d'assurer un fonctionnement uniforme de l'agencement multiplicateur de force 46. En outre, une colonne de commande 96 s'élève depuis la plaque extrême 92 pour présenter une cavité de support ouverte 98 pour la tige de commande 84 du piston mobile 80 de manière à former un ensemble pouvant tourner avec cette tige, et ce comme illustré par les Figures 2 et 4.
La colonne 96 se termine par une surface extrême antifriction annulaire 100 qui coopère avec un épaulement antifriction annulaire 102 entourant la tige de pistion 80 pour fa-
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ciliter la rotation relative entre l'élément de serrage 44 et le piston 80, lorsqu'on fait tourner l'élé- ment de serrage pour amener le piston à s'avancer dans la chambre d'ingrédient 68 du canon de seringue 66. Suivant une caractéristique de la présente invention, l'agencement multiplicateur de force 46 agit entre l'élément de serrage 44 et l'élément d'accouplement 40 pour amener la colonne de commande 96 à s'avancer pour entrer en contact avec le piston 80 afin de chasser le contenu de la chambre d'ingrédient 68 à travers l'aiguille et dans le récipient/distributeur à l'encontre de la contre-pression interne de celui-ci.
Du point de vue structural, l'agencement multiplicateur de force 46 comprend un pas de vis interne 104 s'élevant hélicoîdalecent vers le haut depuis l'extrémité ouverte du canon tubulaire 66 de l'élément d'accouplement 40 et un pas de vis externe 106 est prévu sur la base cylindrique de la colonne 95. Les pas de vis 104 et 106 sont choisis de manière à présenter un pas, une profondeur de filet et d'autres caractéristiques essentielles qui correspondent, afin qu'ils puissent être vissés l'un dans l'autre pour que la rotation relative de l'élément de serrage 44 agisse pour faire coopérer cet élément et l'élément d'accouplement 40.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, des moyens d'inviolabilité sont prévus pour agir entre l'élément de serrage 44 et l'élément d'accouplement 40 afin de résister à toute rotation inverse indésirable de l'élément de serrage par rapport à l'élément d'accouplement et pour constituer une indication visuelle d'une telle rotation inverse. A
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cet égard, le manchon de gainage 62 présente un nombre approprié de fentes longitudinales espacées de façon équidistante 108. Pour coopérer avec ces fentes, la paroi tubulaire 90 de l'élément de serrage est conformée de manière à présenter un ou plusieurs cliquets repliés vers l'intérieur 110, comme on peut le voir particulièrement bien sur les Figures 3 et 4.
Lorsqu'on fait coopérer les pas de vis 104 et 106, le cliquet 110 encliquetera facilement sur les fentes 108. Des essais pour faire tourner l'élément de serrage 44 dans la direction de rotation opposée par rapport à l'élément d'accouplement 40 aura pour résultat que le cliquet 110 se logera dans l'une des fentes 108, comme illustré par la Figure 4, en empêchant ainsi une rotation relative inverse plus poussée. Il en résulte que la pression supérieure à la pression atmosphérique, existant dans le récipient/ distributeur 24, même si elle s'introduit accidentellement à travers l'aiguille 70 et dans la chambre du canon de seringue 66, sera incapable de chasser l'ingrédient spécial en sens inverse, dès l'instant où l'élément d'accouplement et l'élément de serrage ont été mis en coopération.
L'application d'une force excessive d'inversion peut casser le cliquet 110, et l'absence de cette partie apporte ainsi une indication visuelle d'un dégât ou d'une violation de l'appareil injecteur, en constituant un avertissement d'un état pouvant être inopérant.
Pour faciliter la torsion ou rotation de l'élément de serrage 44 en contact de multiplication
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de force par vissage avec l'élément d'accouplement 40, un moletage 112 est prévu sur la surface externe de la paroi d'accouplement 48, et un moletage correspondant 114 est prévu sur la surface externe de la paroi de serrage 90, et ce comme illustré par la Figure 3. En conséquence, l'élément d'accouplement 40 peut être aisément saisi dans une main, tandis que l'élément de serrage 44 est saisi par l'autre main, pour assurer une rotation relative des pièces en vue de la commande de l'ensemble à seringue 42. Les moletages 112 et 114 peuvent être constitués par des entailles croisées, des nervures longitudinales ou d'autres formes de moletage facilitant la préhension.
Pour permettre une meilleure compréhension encore de l'invention, il peut être intéressant de prévoir une description de la manière suivant laquelle les pièces constitutives coopèrent.
Pour préparer l'installation en vue de la décharge d'un mélange de mousse de polyuréthanne prêt à réagir, le récipient/distributeur 24 est rempli d'avance d'un système de précurseur ou de prépolymère de polyuréthanne choisi, ainsi que d'un agent de propulsion approprié. En outre, l'injecteur d'ingrédient 20 aura sa chambre de seringue 68 chargée d'une quantité mesurée de façon précise d'un liquide catalyseur choisi en vue d'une activation chimique du système de polyuréthanne. Comme on le comprendra, l'aiguille de seringue 70 est placée dans la structure d'arrêt 52 par les moyens comprenant le raccord 72, et le piston est installé dans le canon de seringue et les gaz se trouvant en avant du piston sont expul-
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sés.
L'injecteur 20 est également préparé pour être utilisé en faisant tourner la colonne filetée extérieurement 96 dans le canon taraudé 66 jusqu'à ce que la tige de piston 84 entre de manière télescopique dans la cavité de support 98, les surfaces antifriction 100 et 102 étant légèrement en contact.
Pour chasser l'aiguille 70 à travers la rondelle 36, l'opérateur saisira le récipient/distributeur 24 dans une main et l'appareil injecteur assemblé 20 dans l'autre, en assemblant les pièces correspondantes en direction longitudinale, les efforts étant appliqués contre la plaque extrême 92 et dans le sens de l'axe de repère qui est défini par la rondelle 96, l'aiguille 70, la structure d'arrêt 52 et le canon de seringue 66. Des forces de pression internes provenant du récipient/distributeur 24 ne peuvent pas circuler en sens inverse à travers l'aiguille à canule, et ce grâce à l'avantage mécanique obtenu de l'agencement multiplicateur de force 46.
Après que la structure d'arrêt 52 s'est appuyée contre la surface du fond 28 du récipient, on fait tourner manuellement l'élément de serrage 44 par rapport à l'élément d'accouplement 40 afin d'amener les filets 104 et 106 en coopération progressive, les moletages externes 112 et 114 facilitant cette action d2 rotation. En outre, le cliquet 110 passera par-dessus les diverses fentes 108 suivant une action d'encliquetage, tout en empêchant les filets de se dégager en sens inverse.
Cette action de rotation sera poursuivie jusqu' à ce que l'opérateur puisse sentir la résistance de la
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pointe du piston conique 86 atteignant la partie extrême conique 88 de la chambre de seringue, ce qui signale la décharge complète du liquide catalyseur dans le récipient/distributeur 24, les parties étant illustrées dans cette position d'appui total sur la Figure 2.
Après que le catalyseur a été injecté, l'appareil 20 peut être séparé du récipient/distributeur 24 pour retirer l'aiguille hors de la rondelle 36, la matière de cette rondelle se refermant sur elle-même de manière élastique pour obturer l'ouverture provoquée par l'aiguille. Le récipient/distributeur 24 sera ensuite secoué à la main pour mélanger l'ingrédient catalyseur dans la totalité de la masse de produit 22, puis le produit d'uréthanne sera prêt à être distribué sous forme d'une mousse. Après la distribution totale de ce produit, l'appareil injecteur 20 et le récipient/distributeur 24 peuvent être jetés.
Les dessins et la description précédents ne doivent pas être considérés comme représentent la seule forme de réalisation de l'invention pour ce qui concerne les détails de construction et la méthode de fonctionnement. Des changements de forme et de proportion des parties et de nature des ingrédients envisagés, ainsi qu'en ce qui concerne la substitution d'équivalent, sont envisagés suivant les circonstances, de sorte que l'invention n'est donc nullement limitée aux détails décrits ci-dessus.
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DESCRIPTIVE MEMORY filed in support of a PATENT INVENTION request made by William R. Brooks and Irving C. Heinzel for: "Apparatus for injecting a special ingredient into a container containing a product"
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"Apparatus for Injecting a Special Ingredient into a Container Containing a Product" The present invention relates, in general, to a portable, self-contained apparatus, for injecting a special ingredient in a container containing a product, in particular to an apparatus for the distribution under pressure of reactive or other resin systems.
The invention relates more particularly to mechanical systems for the introduction of ingredients, such as an active ingredient or an activating substance, into a chemical system under pressure at the time of use, and, according to a particular aspect, the invention relates to a catalyst injection device for use with synthetic resin systems, which can be distributed under pressure.
Previously, special formulations of paints, varnishes, adhesives, insulating resinous foams and related products have been provided for application as a spray from pressure, manual, aerosol containers ". Many such products, however, compromise their optimum properties due to the special formulation requirements for this mode of use.
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Other products have completely resisted satisfactory reformulation. In addition, an essential point in the formulation of polymerizable, reactive or curable products for distribution in the form of an 'aerosol' is the assurance of an appropriate shelf life in the container, and the desire to achieve Commercially acceptable shelf life has previously implied solutions such as providing two separate containers for the reactive components, along with an individual valve system and a common mixing nozzle. Such an arrangement has been described in US Patent No. 3,096,001 to Boe et al.
Another proposal is based on a separating membrane, which can break selectively, as in the case of United States patent No. 3,295,724 to Brooks et al. These two systems are subject to a generally unacceptable variation in the target stoichiometric proportion of the various ingredients and to a concomitant impossibility of predicting the behavior of the resulting product.
In addition, a particularly critical shelf life problem exists with prepolymerized urethane products, packaged with aerosol, due to the propensity of these compositions to show a gradual increase in viscosity and final solidification during prolonged storage, especially when packaged with curing accelerators or with reactive foaming agents. The formulation of products of this gen-
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re to reach, in the hardened state, the optimal combination of robustness, hardness and rigidity, has consequently resulted in a significantly shortened shelf life.
The present invention avoids the limitations encountered according to the prior art, by providing a mechanical system which comprises means for the hydraulic introduction, at the time of the intended use, of a selected quantity of a catalyst fluid or similar agent, into an aerosol dispenser filled and against the normal back pressure of the compressed propellant. Thanks to the present invention, the introduction of such an active substance or active ingredient is not envisaged until a moment immediately preceding the actual use of the container / dispenser. Therefore, the main mass of the product can be formulated to have an extended shelf life without encountering any significant deterioration.
The injection system of the present invention also provides means for the independent storage, without leakage, of a catalyst fluid or similar agent.
A general object of the present invention is therefore to provide a new and improved mechanical system for the injection of a small measured quantity of a special ingredient into a container / distributor under pressure, previously filled with a product.
How to achieve this general goal and others more specific, as well as the
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characteristics of the invention will appear more clearly from the following detailed description.
To better understand the principles of the invention, a single embodiment thereof, applied to a system for dispensing prepolymer polyurethane foam, autonomous, but to which the invention is not limited, is illustrated by the attached drawings.
Figure 1 is a side view developed, partially in elevation and partially in section, showing an injector device constructed according to the present invention and illustrated at the same time as a container / dispenser of polyurethane foam previously filled.
Figure 2 is a side view, partially in section, showing the various components of the injector apparatus of Figure 1, in their assembled and connected state for injecting a special ingredient for product into the container / dispenser under pressure.
Figure 3 is an enlarged partial perspective view showing the tamper-evident characteristic acting between the coupling element and the clamping element of the injector apparatus according to the invention.
Figure 4 is a cross-sectional view, taken along lines 4-4 of Figure 2 and showing the cooperation of the slots and pawl of the tamper-evident construction.
Referring in more detail to the drawings, in particular to Figure 1, the injector apparatus
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signed generally by the reference number 20 is illustrated as being arranged for the introduction of a fluid ingredient, such as an activator or liquid catalyst for example, into a mass of product 22 which can react chemically, previously introduced in an aerosol container / dispenser 24, this container / dispenser 24 being designed to securely contain the internal pressure above atmospheric pressure, of about 2.8 to 7 kg / cm2, which is used commonly used to maintain a propellant or the like in an essentially liquefied state at room temperature.
When the mass of product 22 consists of a urethane prepolymer or of a polymer precursor, the internal pressure greater than atmospheric pressure, to serve both as a propellant and as a blowing or expanding agent, is advantageously supplied through a charge of dichlorofluoromethane, and the ingredient which is introduced using the injector apparatus 20 consists of a liquid catalyst for the polymer system.
The container / dispenser 24 generally comprises a tubular metal body 26, a concave bottom 26 and an upper part 30 in the shape of a dome, which is equipped with an arrangement 32 with distribution valve, the bottom 28 and the part upper 30 being hermetically sealed at the opposite ends of the body 26 or drawn in one piece with the latter. To cooperate with the injector device 20 in the introduction of the special ingredient, the bottom 28 of the container / distributor is perforated with a hole
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central 34 which, in turn, is closed by an elastic seal or elastomer washer 36, which can be perforated, having the general appearance of a coil.
The injector apparatus 20 includes an intermediate coupling device 40, a syringe assembly 42, a clamping member 44 and a force multiplier arrangement 46 which acts between the coupling member 40 and the clamping member 44 to operate the syringe. The coupling element 40 and the clamping element 44 are advantageously made from a relatively chemically inert resinous plastic material, for example polypropylene, and this by a traditional injection molding process.
The coupling element 40 comprises a portion forming a prehensile external tubular wall 48, which forms a central cavity 50, the latter being of a shape and dimensions allowing it to easily and easily receive the lower part of the tank body. / distributor, the washer 36 being oriented internally to this cavity. The narrow mounting of the container / distributor in the cavity 50 establishes a reference axis in alignment with the center of the washer 36 for needs which will be described more fully below.
The coupling element 40 further comprises a tubular structure forming a stop 52 which is arranged coaxially with the external tubular wall 48, this stop structure 52 ending, at its free end, by a lip 50 which faces the external surface of the concave bottom 28 of the container comprising the
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washer 36, and this to form a mechanical stop.
Consequently, the extreme lip 56 is spaced axially inwards relative to the annular edge 56 of the external tubular wall 48. The extreme lip 54 is advantageously covered with a washer 58 of a lining material acting as a seal and as buffer. The material of the lining 58 may consist of a latex composition, a hot-melt elastomer or an elastic washer previously cut.
The coupling element 40 is also shaped so as to have an unperforated annular base 60, disposed between the external wall 48 and the stop structure 52. A cylindrical guide sleeve 62 is arranged coaxially with the tubular wall 48 in extending axially below the base 60 in the opposite direction to that of the stop structure 52 for telescopically coupling with the clamping element 44. A tubular rod 64 hangs from the base 60 internally from the guide sleeve 62 to form parts of both the syringe assembly 22 and the force multiplier arrangement 46.
The base 60 and the rod 64 cooperate to constitute a mounting arrangement for the syringe assembly 42. More particularly, this syringe assembly 42 comprises a tubular barrel 66 which is made in one piece with the rod 64, the barrel 66 comprising an internal cylindrical chamber 68 intended to contain a metered quantity of a liquid ingredient for product, for example a catalyst. All
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syringe further comprises a cannula needle 70 fixed to the tubular barrel 66 to allow fluid transfer with the ingredient chamber 68, in particular by means comprising a connector 72 formed with a lower flange 74 extending radially towards the 'outside. The barrel 66 comprises a hollow conical lug 76 standing up from the base 60 inside the tubular stop structure 52.
The connector 72 has an internal conical-shaped recess intended for pressure mounting on the lug 76, the rim 74 of the latter resting on the base 60, as illustrated in FIG. 2. A joint produced by fusion or thanks to a solvent usefully ensures the fixing of the rim 74 to the base 60. In addition, a small body 78 of adhesive or cement is used to fix the needle 70 to the fitting 72. It will be understood that the lug 76 is located centrally at the stop structure 52 to ensure alignment of the needle 70 axially with the central axis of the washer 36 in a position allowing the perforation thereof. An upper safety cover, not shown, can be provided for the needle 70, if desired.
The syringe assembly 42 further includes a generally cylindrical plunger 80 which is movably disposed in the product chamber 68 for use in driving the special ingredient out of the barrel of the syringe assembly. - ringed, through the needle 70 and the washers 36, and in this way in the mass of product 22 located in the container / distributor 24.
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geuse, a toroidal seal 82 is housed in an annular groove provided in the outer wall of the cylindrical body of the piston 80 to retain the liquid ingredient without the possibility of leakage. A control rod 84, of a smaller diameter than that of the cylindrical body of the piston, extends from this body in the direction opposite to that of the upper conical tip 86.
To cooperate with the conical point piston 80 in order to ensure complete discharge of the liquid ingredient by the syringe, the chamber 68 is shaped so as to have an end portion 88, of a corresponding conical shape.
Continuing to refer to FIG. 1, the clamping element 44 comprises a grippable external tubular wall 90, which is closed by an end transverse plate 92 and which has an internal cylindrical surface 94, essentially uninterrupted, this surface 94 receiving sliding and rotating the guide sleeve 62 during assembly of the elements 40 and 44 in order to ensure uniform operation of the force multiplier arrangement 46. In addition, a control column 96 rises from the plate end 92 to present an open support cavity 98 for the control rod 84 of the movable piston 80 so as to form an assembly which can rotate with this rod, and this as illustrated in FIGS. 2 and 4.
The column 96 ends with an annular anti-friction end surface 100 which cooperates with an annular anti-friction shoulder 102 surrounding the piston rod 80 to make
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cilitate the relative rotation between the clamping element 44 and the piston 80, when the clamping element is rotated to cause the piston to advance into the ingredient chamber 68 of the syringe barrel 66. Next a feature of the present invention, the force multiplier arrangement 46 acts between the clamping element 44 and the coupling element 40 to cause the control column 96 to advance to come into contact with the piston 80 so expelling the contents of the ingredient chamber 68 through the needle and into the container / dispenser against the internal backpressure thereof.
From a structural point of view, the force multiplier arrangement 46 comprises an internal screw pitch 104 which rises helically centricly upwards from the open end of the tubular barrel 66 of the coupling element 40 and an external screw pitch 106 is provided on the cylindrical base of column 95. The thread pitches 104 and 106 are chosen so as to have a pitch, a thread depth and other essential characteristics which correspond, so that they can be screwed in. one inside the other so that the relative rotation of the clamping element 44 acts to make this element and the coupling element 40 cooperate.
According to another characteristic of the invention, tamper-evident means are provided for acting between the clamping element 44 and the coupling element 40 in order to resist any undesirable reverse rotation of the clamping element relative to the coupling element and to constitute a visual indication of such a reverse rotation. AT
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In this regard, the sheathing sleeve 62 has an appropriate number of equally spaced longitudinal slots 108. To cooperate with these slots, the tubular wall 90 of the clamping element is shaped so as to present one or more pawls folded towards the interior 110, as can be seen particularly clearly in FIGS. 3 and 4.
When the threads 104 and 106 are made to cooperate, the pawl 110 will easily snap onto the slots 108. Attempts to rotate the clamping element 44 in the opposite direction of rotation relative to the coupling element 40 will result in the pawl 110 being lodged in one of the slots 108, as shown in Figure 4, thereby preventing further reverse relative rotation. As a result, the pressure above atmospheric pressure, existing in the container / distributor 24, even if it is accidentally introduced through the needle 70 and into the chamber of the syringe barrel 66, will be unable to expel the ingredient special in reverse, as soon as the coupling element and the clamping element have been brought into cooperation.
The application of excessive reversal force can break the pawl 110, and the absence of this part thus provides a visual indication of damage or violation of the injector apparatus, constituting a warning of a state which can be inoperative.
To facilitate torsion or rotation of the clamping element 44 in multiplication contact
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by force by screwing with the coupling element 40, a knurling 112 is provided on the external surface of the coupling wall 48, and a corresponding knurling 114 is provided on the external surface of the clamping wall 90, and this as illustrated in Figure 3. Consequently, the coupling element 40 can be easily grasped in one hand, while the clamping element 44 is grasped by the other hand, to ensure relative rotation of the parts in view. control of the syringe assembly 42. The knurls 112 and 114 can be formed by crossed notches, longitudinal ribs or other knurling forms that facilitate gripping.
To allow a better understanding of the invention, it may be advantageous to provide a description of the way in which the constituent parts cooperate.
To prepare the installation for the discharge of a ready-to-react polyurethane foam mixture, the container / distributor 24 is filled in advance with a system of polyurethane precursor or prepolymer, as well as a suitable propellant. In addition, the ingredient injector 20 will have its syringe chamber 68 charged with a precisely measured amount of a catalyst liquid selected for chemical activation of the polyurethane system. As will be understood, the syringe needle 70 is placed in the stop structure 52 by the means comprising the connector 72, and the piston is installed in the syringe barrel and the gases located in front of the piston are expelled.
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his.
The injector 20 is also prepared for use by rotating the externally threaded column 96 in the threaded barrel 66 until the piston rod 84 telescopically enters the support cavity 98, the friction surfaces 100 and 102 being slightly in contact.
To drive the needle 70 through the washer 36, the operator will grasp the container / distributor 24 in one hand and the assembled injector device 20 in the other, assembling the corresponding parts in the longitudinal direction, the forces being applied against the end plate 92 and in the direction of the reference axis which is defined by the washer 96, the needle 70, the stop structure 52 and the syringe barrel 66. Internal pressure forces coming from the container / distributor 24 cannot flow in the opposite direction through the cannula needle, thanks to the mechanical advantage obtained from the force multiplier arrangement 46.
After the stop structure 52 is pressed against the bottom surface 28 of the container, the clamping element 44 is manually rotated relative to the coupling element 40 in order to bring the threads 104 and 106 in progressive cooperation, the external knurls 112 and 114 facilitating this action of rotation. In addition, the pawl 110 will pass over the various slots 108 in a snap action, while preventing the threads from disengaging in the opposite direction.
This rotation action will be continued until the operator can feel the resistance of the
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tip of the conical piston 86 reaching the conical end part 88 of the syringe chamber, which signals the complete discharge of the catalyst liquid in the container / distributor 24, the parts being illustrated in this fully supported position in FIG. 2.
After the catalyst has been injected, the device 20 can be separated from the container / distributor 24 to withdraw the needle from the washer 36, the material of this washer closing in on itself in an elastic manner to close the opening. caused by the needle. The container / dispenser 24 will then be shaken by hand to mix the catalyst ingredient into the entire mass of product 22, then the urethane product will be ready to be dispensed in the form of a foam. After the total distribution of this product, the injector 20 and the container / distributor 24 can be discarded.
The foregoing drawings and description should not be considered to represent the only embodiment of the invention with respect to the construction details and the method of operation. Changes in shape and proportion of the parts and of the nature of the envisaged ingredients, as well as with regard to the substitution of equivalent, are envisaged according to the circumstances, so that the invention is therefore in no way limited to the details described above.