EP0696480A1 - Pompe à membrane - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a metering pump and, more specifically, a miniature metering pump used vertically.
- miniature dosing pumps adaptable to a container and which include a body provided with a socket associated with an intake valve, and a plunger piston returned to the rest position by an elastic return member but provided with 'A hollow rod or axial nozzle protruding from said body to serve both as a presser rod and as a product ejection tube, its internal channel being associated with an exhaust valve; generally the valve of the intake valve is free but that of the exhaust valve is calibrated or returned to the closed position by an elastic member.
- body and piston define a metering chamber; this initially contains a certain volume of air, which will most often be evacuated for priming by mechanical opening of the exhaust valve.
- the elastic members are often in the form of metal springs which cannot always be brought into contact with the product and also cannot undergo the same reprocessing operations as the other parts of the pump during possible recycling operations.
- the object of the invention is to provide a metering pump of simple structure, free from this difficulty, and operating on.
- the pump also has a collar which closes the upper opening of the body by a veil carrying a guide and retaining bearing forming a high stop for the shoulder created by the corolla of the plunger.
- this flange carries an external lateral belt for connection with the container. More preferably, the external annular flange of the lining is taken between the collar and the upper edge of the body.
- the skirt the height of which is advantageously of the same order as the stroke of the piston until it comes to the bottom stop, is maintained from its rest position under sufficient tension.
- the lip of the cutout cooperates with a circular central core for closing the ejection orifice on which it comes to be clamped.
- the exhaust valve cooperates with a spacer protruding from the lower part of the metering chamber and designed so as to engage in the valve in order to move its lip at the end of the lower stroke of the piston, just before coming into abutment, by providing a passage between the metering chamber and the ejection orifice, of which it thus causes forced opening.
- the core or seat consists of an axial lug placed at the lower part of the nozzle, the interior cavity of the corolla communicating with the channel thereof by at least one orifice pierced laterally at the root of the lug .
- the spacer is an axial sleeve capable of passing around and along said lug, the passage being formed of through openings which are optionally placed on the upper edge of said sleeve, in the form of slots.
- the intake valve comprises a semi-rigid shutter housed in a cavity of corresponding section of the metering chamber, supporting the spacer but connected to a post freely engaged in the intake duct where it is retained by an internal constriction.
- the seal made in one piece, jointly performs the functions of exhaust valve, seal and return member of the piston to the upper part of the metering chamber, the spacer ensuring the opening mechanics of the exhaust valve.
- the pump shown in FIG. 1 comprises a body 1 which ends in its upper part with a flat upper rim 10 .
- the body 1 is provided with a socket 11 associated with a lower intake valve 2 and it receives a piston 3 .
- a gasket 4 creating an upper exhaust valve 5
- the piston 3 delimits inside the body 1 , between the exhaust valve 5 and the intake valve 2 , a metering chamber 12 .
- the outlet 11 opens into the chamber 12 through an inlet orifice 11a . It allows, directly or through an auxiliary tube, the withdrawal of the product to be dispensed from a container or bottle (not shown) on which the pump is intended to be mounted.
- the piston 3 comprises a plunger 30 with axial nozzle 31 projecting from the body 1 and in its lower part on the one hand a peripheral corolla 32 creating an upper shoulder 32a , on the other hand a central lug 33 serving as a seat for the exhaust valve, the corolla 32 delimiting around it a cavity 34 which communicates with the axial internal channel 31a of the nozzle 31 by at least one lateral orifice 35 formed at the root of the lug 33 .
- the upper end of the nozzle 31 will, for example, be capped with a head 6 carrying a dispensing nozzle.
- the exhaust valve 5 belongs to the packing 4 .
- This part consists of an axial valve 40 , substantially frustoconical, the upper end of which is provided with a cutout 41 bordered by a lip generating an ejection orifice and the lower edge attached to a ring 42 , in a U-shape for assembly on the corolla, ring itself connected to a thin skirt or substantially cylindrical return membrane 43 of the piston 3 , which is extended upwards by an annular flange 44 ensuring its tight junction with the body 1 .
- the lining 4 is made with an elastomeric material which makes its skirt extensible.
- the central lug 33 closes the ejection orifice of the valve 40 , putting its lip in tightening.
- the pump of the example further comprises a flange 7 for closing and fixing on a container or a bottle (not shown).
- the flange 7 consists of an internal axial bearing 70 connected to a belt 71 .
- the belt 71 is formed of an external lateral skirt with screws or interlocking with a veil 72 .
- the lining 4 is taken between the flat upper edge 10 of the body 1 and the collar; the latter is preferably fixed by mutual interlocking of rods 73 , its web 72 then pinching the flange 44 in a leaktight manner, a groove 74 leaving, however, on its upper face a passage between the interior of the container and the pump then the atmosphere along the bearing 70 .
- the lower edge of the bearing 70 forms an upper stop for the shoulder 32a of the plunger 30 , the corolla 32 of which thus closes the opening of the groove 74 in the rest position, then also leaving the return skirt 43 of the lining 4 under tension. sufficient, corresponding to an elongation of the order of 30%.
- the inlet valve 2 has a ball valve 20 resting on its seat in a cavity 13 formed in the lower part of the chamber 12 and a cage formed by a washer 21 retained for example by lateral friction against the wall of the chamber 12 .
- This cage leaves the ball a freedom of movement such that it can clear the inlet 11a to allow the passage of the product.
- the washer 21 further carries in its upper part a central sleeve 22 ; the latter projects upwards inside the metering chamber 12 and comprises an internal space 22a opening at its upper end into this chamber.
- the washer 21 is provided with perforations 23 which allow the metering chamber 12 to communicate with the cavity 13 and the sleeve 22 of through openings 24 and / or 25 towards the space 22a .
- the sleeve 22 is intended to engage in the valve 40 with a slight clearance around the lug 33 , its upper edge coming apart the lip of the cutout 41 when the piston comes into low stop for an elongation of the skirt of the 'around 100%; it will thus cause the forced opening of the ejection orifice. Its height is therefore determined as a function of that of the valve.
- the intake valve 20 lifts under the effect of a vacuum in the metering chamber 12 to then fall back below that of its weight then, during a descent, remain pressed by the product pressure in this chamber, while the exhaust valve 40 will open under the effect of this same pressure to finally close under the action of its own elasticity. If however said internal pressure remains insufficient due to the presence of a compressible fluid in the chamber 12 , in particular air during a first use, the mechanical opening of the valve 40 will allow this fluid to be evacuated.
- the pump of FIG. 2 represents an embodiment of the invention differing mainly by its intake valve. It is also a ventless pump, which will be mounted on a container without air intake, such as a container with flexible internal pocket. Approved parts have the same references and will not be described again.
- Its inlet valve 8 has a tapered shutter valve 80 , made of plastomeric or elastomeric material, normally resting in the low closed position in a cavity 13 of corresponding profile.
- the shutter 80 is capable of being lifted but it is connected downwards to a stud 81 engaged in the socket 11 where the throttle 11b retains it; in this example, the post consists of two flexible tabs.
- the intake valve 8 here again comprises, in its upper part, a central sleeve 82 which projects upwards and has an internal space 82a where the lug 33 can be received; it is intended to engage in the valve 40 to cause the opening mechanics of the ejection port.
- the sleeve 82 is integral with the shutter 80 and its upper edge is crenellated.
- the depression of the head causes the plunger 30 to descend and, by pressing its corolla 32 on the assembly ring 42 of the lining 4 , the downward elongation of the skirt 43 which thins especially.
- the intake valve 8 is then in the low position corresponding to the closing of the intake orifice 11a .
- the thrust of the merlons 83 of the socket 82 deforms the upper part of the valve 40 at the level of its ejection orifice, freeing around the lug 33 , towards the cavity 34 , an annular passage which the slots 84 put in communication with room 12 .
- the chamber 12 contains air, it is only then that this is evacuated by the cavity 34 , the orifice 35 and the nozzle channel 31 .
- the pump is then ready for a new product distribution. With the pump of FIG. 1, this result would be achieved by entering air through the vent 74 .
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
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- Details Of Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Description
- La présente invention concerne une pompe doseuse et, plus précisément, une pompe doseuse miniature employée verticalement.
- Il existe déjà de telles pompes doseuses miniatures, adaptables sur un récipient et qui comprennent un corps pourvu d'une prise associée à une soupape d'admission, et un piston à plongeur ramené en position de repos par un organe de renvoi élastique mais pourvu d'une tige creuse ou gicleur axial faisant saillie à partir dudit corps pour servir à la fois de tige presseuse et de tube d'éjection du produit, son canal interne étant associé à une soupape d'échappement ; généralement le clapet de la soupape d'admission est libre mais celui de la soupape d'échappement est taré ou ramené en position de fermeture par un organe élastique. Au moyen d'une garniture d'étanchéité, corps et piston délimitent une chambre de dosage ; celle-ci renferme initialement un certain volume d'air, qui sera le plus souvent évacué pour l'amorçage par ouverture mécanique du clapet d'échappement.
- Les organes élastiques sont souvent sous forme de ressorts métalliques qui ne peuvent pas toujours être mis au contact du produit et ne peuvent pas non plus subir les mêmes opérations de retraitement que les autres pièces de la pompe lors d'éventuelles opérations de recyclage.
- L'invention a pour but de fournir une pompe doseuse de structure simple, exempte de cette difficulté, et de fonctionnement sur.
- Ce but est atteint, selon l'invention, au moyen d'une pompe du type possédant un corps pourvu d'une prise débouchant dans une chambre de dosage, associée à une soupape d'admission à clapet et un piston à plongeur pourvu d'un gicleur axial s'élargissant à sa partie inférieure en une corolle recevant une garniture d'étanchéité, son canal interne étant associé à une soupape d'échappement à clapet, caractérisée en ce que ledit clapet d'échappement appartient à une pièce unique élastiquement déformable formant cette garniture, constituée d'une bague inférieure, en U, d'assemblage sur la corolle du plongeur et à laquelle se rattachent vers le haut :
- extérieurement une jupe sensiblement cylindrique d'étanchéité et de renvoi du piston en position de repos que prolonge une bride annulaire de jonction étanche sur le corps,
- intérieurement une valvule de forme générale conique ou mitrale dont l'extrémité supérieure étroite porte une découpe ouvrant un orifice d'éjection.
- Selon une autre caractéristique, la pompe possède en outre une collerette qui ferme l'ouverture supérieure du corps par un voile porteur d'un palier de guidage et de retenue formant une butée haute pour l'épaulement créé par la corolle du plongeur. De préférence, cette collerette est porteuse d'une ceinture latérale externe de raccordement avec le récipient. De préférence encore, la bride annulaire externe de la garniture est prise entre la collerette et le rebord supérieur du corps.
- La jupe, dont la hauteur est avantageusement du même ordre que la course du piston jusqu'à venue en butée basse, est maintenue dès sa position de repos sous une tension suffisante.
- Selon une caractéristique avantageuse, pour permettre au clapet d'échappement de résister à des pressions suffisantes, la lèvre de la découpe coopère avec un noyau central circulaire d'obturation de l'orifice d'éjection sur lequel elle vient en serrage. Selon une autre caractéristique, la soupape d'échappement coopère avec un écarteur faisant saillie à la partie inférieure de la chambre de dosage et dessiné de façon à s'engager dans la valvule pour en écarter la lèvre en fin de course basse du piston, juste avant la venue en butée, en ménageant un passage entre la chambre de dosage et l'orifice d'éjection, dont il provoque ainsi l'ouverture forcée.
- De préférence, le noyau ou siège est constitué d'un ergot axial placé à la partie inférieure du gicleur, la cavité intérieure à la corolle communiquant avec le canal de celui-ci par au moins un orifice percé latéralement à la racine de l'ergot. Avantageusement l'écarteur est une douille axiale capable de passer autour et le long dudit ergot, le passage étant formé d'ouvertures traversantes qui sont éventuellement placées sur le bord supérieur de ladite douille, sous forme de créneaux.
- Selon une autre caractéristique avantageuse, le clapet d'admission comprend un obturateur semi-rigide logé dans une cavité de section correspondante de la chambre de dosage, supportant l'écarteur mais raccordé à un tenon engagé librement dans le conduit de prise où il est retenu par un étranglement intérieur.
- La garniture, exécutée d'une seule pièce, assure conjointement les fonctions de clapet d'échappement, de joint d'étanchéité et d'organe de renvoi du piston à la partie supérieure de la chambre de dosage, l'écarteur garantissant l'ouverture mécanique du clapet d'échappement.
- L'invention sera explicitée à la lecture de la description qui va suivre de deux exemples avantageux, accompagnée des dessins annexés, qui représentent :
- figure 1, en coupe longitudinale, un premier mode de réalisation de la pompe de l'invention;
- figure 2, en coupe avec vues 2a à 2d, différentes phases du fonctionnement d'un deuxième mode de réalisation de la pompe de l'invention.
- La pompe représentée figure 1 comprend un corps 1 qui se termine dans sa partie haute par un rebord supérieur plat 10. Le corps 1 est pourvu d'une prise 11 associée à une soupape inférieure d'admission 2 et il reçoit un piston 3. Au moyen d'une garniture 4, créant une soupape supérieure d'échappement 5, le piston 3 délimite à l'intérieur du corps 1, entre la soupape d'échappement 5 et la soupape d'admission 2, une chambre de dosage 12.
- La prise 11 débouche dans la chambre 12 par un orifice d'admission 11a. Elle permet, directement ou par le biais d'un tube auxiliaire, le prélèvement du produit à distribuer à partir d'un récipient ou flacon (non représenté) sur lequel la pompe est destinée à être montée.
- Le piston 3 comprend un plongeur 30 à gicleur axial 31 faisant saillie à partir du corps 1 et dans sa partie inférieure d'une part une corolle périphérique 32 créant un épaulement supérieur 32a, d'autre part un ergot central 33 servant de siège à la soupape d'échappement, la corolle 32 délimitant autour de lui une cavité 34 qui communique avec le canal interne axial 31a du gicleur 31 par au moins un orifice latéral 35 ménagé à la racine de l'ergot 33.
- L'extrémité supérieure du gicleur 31 sera, par exemple, coiffée d'une tête 6 porteuse d'un embout de distribution.
- Le clapet de la soupape d'échappement 5 appartient à la garniture 4. Cette pièce est constituée d'une valvule axiale 40, sensiblement tronconique, dont l'extrémité supérieure est pourvue d'une découpe 41 bordée d'une lèvre engendrant un orifice d'éjection et le bord inférieur rattaché à une bague 42, en U d'assemblage sur la corolle, bague elle-même raccordée à une jupe mince ou membrane sensiblement cylindrique de renvoi 43 du piston 3, qui se prolonge vers le haut par une bride annulaire 44 assurant sa jonction étanche avec le corps 1. La garniture 4 est réalisée avec une matière élastomère ce qui rend sa jupe extensible. L'ergot central 33 obture l'orifice d'éjection de la valvule 40, mettant sa lèvre en serrage.
- La pompe de l'exemple comprend en outre une collerette 7 de fermeture et de fixation sur un récipient ou un flacon (non représentés). La collerette 7 est constituée d'un palier axial interne 70 raccordé à une ceinture 71. La ceinture 71 est formée d'une jupe latérale externe à vis ou emboîtement par un voile 72.
- La garniture 4 est prise entre le rebord supérieur plat 10 du corps 1 et la collerette ; celle-ci est fixée de préférence par emboîtement mutuel de joncs 73, son voile 72 pinçant alors la bride 44 de manière étanche, une saignée 74 laissant toutefois sur sa face supérieure un passage entre l'intérieur du récipient et la pompe puis l'atmosphère le long du palier 70.
- Le bord inférieur du palier 70 forme une butée haute pour l'épaulement 32a du plongeur 30 dont la corolle 32 ferme ainsi en position de repos le débouché de la saignée 74, laissant alors aussi la jupe de renvoi 43 de la garniture 4 sous une tension suffisante, correspondant à un allongement de l'ordre de 30 %.
- La soupape d'admission 2 possède un clapet à bille 20 reposant sur son siège dans une cavité 13 ménagée à la partie inférieure de la chambre 12 et une cage formée d'une rondelle 21 retenue par exemple par friction latérale contre la paroi de la chambre 12. Cette cage laisse à la bille une liberté de mouvement telle qu'elle puisse dégager l'orifice d'admission 11a pour permettre le passage du produit. La rondelle 21 porte en outre dans sa partie supérieure une douille centrale 22 ; celle-ci fait saillie vers le haut à l'intérieur de la chambre de dosage 12 et comporte un espace interne 22a débouchant à son extrémité supérieure dans cette chambre. La rondelle 21 est pourvue de perforations 23 qui laissent la chambre de dosage 12 communiquer avec la cavité 13 et la douille 22 d'ouvertures traversantes 24 et/ou 25 vers l'espace 22a.
- La douille 22 est destinée à s'engager dans la valvule 40 avec un faible jeu autour de l'ergot 33, son bord supérieur venant écarter la lèvre de la découpe 41 lorsque le piston vient en butée basse pour un allongement de la jupe de l'ordre de 100 % ; elle provoquera ainsi l'ouverture forcée de l'orifice d'éjection. Sa hauteur est donc déterminée en fonction de celle de la valvule.
- Lors d'une montée du piston, le clapet d'admission 20 se soulève sous l'effet d'une dépression dans la chambre de dosage 12 pour retomber ensuite sous celui de son poids puis, lors d'une redescente, rester plaqué par la pression du produit dans cette chambre, tandis que le clapet d'échappement 40 s'ouvrira sous l'effet de cette même pression pour se refermer enfin sous l'action de son élasticité propre. Si toutefois ladite pression interne reste insuffisante par suite de la présence d'un fluide compressible dans la chambre 12, en particulier de l'air lors d'une première utilisation, l'ouverture mécanique du clapet 40 permettra d'évacuer ce fluide.
- La pompe de la figure 2 représente un mode de réalisation de l'invention différant surtout par sa soupape d'admission. Il s'agit en outre d'une pompe sans évent, qui sera montée sur un récipient sans reprise d'air, tel un récipient à poche interne souple. Les pièces homologues portent mêmes repères et ne seront pas décrites à nouveau.
- Sur la vue 2a, la pompe est au repos.
- Sa soupape d'admission 8 possède un clapet à obturateur tronconique 80, en matière plastomère ou élastomère, reposant normalement en position basse de fermeture dans une cavité 13 de profil correspondante. L'obturateur 80 est susceptible de se soulever mais il se raccorde vers le bas à un tenon 81 engagé dans la prise 11 où le retient l'étranglement 11b ; dans cet exemple, le tenon est constitué de deux languettes flexibles.
- La soupape d'admission 8 comprend ici encore, dans sa partie supérieure, une douille centrale 82 qui fait saillie vers le haut et comporte un espace interne 82a où l'ergot 33 peut venir se loger ; elle est destinée à s'engager dans la valvule 40 pour provoquer l'ouverture mécanique de l'orifice d'éjection. Ici, la douille 82 est solidaire de l'obturateur 80 et son bord supérieur est crénelé.
- Sur la vue 2b, l'enfoncement de la tête provoque la descente du plongeur 30 et par appui de sa corolle 32 sur la bague d'assemblage 42 de la garniture 4, l'allongement vers le bas de la jupe 43 qui s'amincit d'autant. Le clapet d'admission 8 est alors en position basse correspondant à la fermeture de l'orifice d'admission 11a.
- Ce mouvement provoque donc normalement dans la chambre 12 une rapide augmentation de pression qui force la lèvre de la valvule 40 à s'écarter de l'ergot 33, ouvrant l'orifice d'éjection comme le montre la figure.
- En fin de course, dans la position représentée sur la vue 2c, la bague 42 arrivant en butée dans le fond de la chambre de dosage 12, la valvule 40 s'engage sur la douille 82 de l'obturateur 80, l'ergot 33 pénétrant dans son espace interne 82a.
- La poussée des merlons 83 de la douille 82 déforme la partie supérieure de la valvule 40 à hauteur de son orifice d'éjection, libérant autour de l'ergot 33, vers la cavité 34, un passage annulaire que les créneaux 84 mettent en communication avec la chambre 12. Lors d'un premier emploi, si la chambre 12 renferme de l'air, c'est alors seulement que celui-ci est évacué par la cavité 34, l'orifice 35 et le canal du gicleur 31.
- Sur la vue 2d, la tête 6 est progressivement relâchée : la jupe 43 rappelle donc le piston 3 vers le haut jusqu'à sa position initiale.
- La course ascendante du piston 3 et la dépression créée par elle dans la chambre de dosage 12 provoquent l'ouverture du clapet d'admission 80, mais la butée du tenon 81 contre l'étranglement 11b l'oblige à se dégager de la valvule 40 de sorte que l'orifice d'éjection se referme sur l'ergot 33 et le produit est aspiré à travers la prise 11.
- Lorsque la pompe, remplie, est à nouveau dans la position de la vue 2a, l'équilibre de pression est atteint par réduction du volume interne du récipient et le clapet 80 retombe dans sa position de fermeture.
- La pompe est alors prête pour une nouvelle distribution de produit. Avec la pompe de la figure 1, ce résultat serait atteint par entrée d'air à travers l'évent 74.
Claims (10)
- Pompe doseuse miniature du type possédant un corps (1) pourvu d'une prise (11) débouchant dans une chambre de dosage (12), associée à une soupape d'admission (2, 8) à clapet (20) et un piston (3) à plongeur (30) pourvu d'un gicleur axial (31) s'élargissant à sa partie inférieure en une corolle (32) recevant une garniture d'étanchéité (4), son canal interne (31a) étant associé à une soupape d'échappement (5) à clapet (40), caractérisée en ce que ledit clapet d'échappement (40) appartient à une pièce unique élastiquement déformable formant cette garniture (4), constituée d'une bague inférieure en U (42), d'assemblage sur la corolle (32) du plongeur (30) et à laquelle se rattachent vers le haut :- extérieurement une jupe (43) sensiblement cylindrique d'étanchéité et de renvoi du piston (3) en position de repos que prolonge une bride annulaire (44) de jonction étanche sur le corps (1),- intérieurement une valvule (40) de forme générale conique ou mitrale dont l'extrémité supérieure étroite porte une découpe (41) bordée d'une lèvre ouvrant un orifice d'éjection.
- Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle possède en outre une collerette (7) qui ferme l'ouverture supérieure du corps (1) par un voile (72) porteur d'un palier (70) de guidage et de retenue formant une butée haute pour l'épaulement (32a) créé par la corolle (32) du plongeur (30).
- Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite collerette (7) est porteuse d'une ceinture latérale externe (71) de raccordement avec le récipient.
- Pompe selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la bride annulaire (44) de la garniture (4) est prise entre la collerette (7) et le rebord supérieur (10) du corps (1).
- Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la jupe (43), dont la hauteur est avantageusement du même ordre que la course du piston (3) jusqu'à venue en butée basse, est maintenue dès sa position de repos sous une tension suffisante.
- Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la lèvre de la découpe (41) coopère avec un noyau central circulaire d'obturation de l'orifice d'éjection sur lequel elle vient en serrage.
- Pompe selon la revendication 6, caractérisée en ce que le noyau est constitué d'un ergot axial (33) placé à la partie inférieure du gicleur (31), la cavité intérieure à la corolle (32) communiquant avec le canal (31a) de celui-ci par au moins un orifice percé latéralement à la racine de l'ergot.
- Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la soupape d'échappement (5) coopère avec un écarteur faisant saillie à la partie inférieure de la chambre de dosage (12) et dessiné de façon à s'engager dans la valvule (40) pour en écarter la lèvre en fin de course basse du piston (3), juste avant la venue en butée, en ménageant un passage entre la chambre de dosage (12) et l'orifice d'éjection, dont il provoque ainsi l'ouverture forcée.
- Pompe selon les revendications 7 et 8, caractérisée en ce que l'écarteur est une douille axiale (22/82) capable de passer autour et le long dudit ergot (33), le passage étant formé d'ouvertures traversantes (24, 25) qui sont éventuellement placées sur le bord supérieur de ladite douille (82), sous forme de créneaux (84).
- Pompe selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisée en ce que le clapet d'admission (20) comprend un obturateur semi-rigide (80) logé dans une cavité de section correspondante de la chambre de dosage (12), supportant l'écarteur mais raccordé à un tenon (81) engagé librement dans la prise (11) où il est retenu par un étranglement intérieur (11b).
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