EP1173288A1 - Dispositif de distribution biphasique - Google Patents

Dispositif de distribution biphasique

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EP1173288A1
EP1173288A1 EP00920838A EP00920838A EP1173288A1 EP 1173288 A1 EP1173288 A1 EP 1173288A1 EP 00920838 A EP00920838 A EP 00920838A EP 00920838 A EP00920838 A EP 00920838A EP 1173288 A1 EP1173288 A1 EP 1173288A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
pump
piston
actuating rod
distribution device
Prior art date
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Granted
Application number
EP00920838A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP1173288B1 (fr
Inventor
Firmin Garcia
stéphane Beranger
Aline Abergel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aptar France SAS
Original Assignee
Valois SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Valois SAS filed Critical Valois SAS
Publication of EP1173288A1 publication Critical patent/EP1173288A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1173288B1 publication Critical patent/EP1173288B1/fr
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/0018—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with devices for making foam
    • B05B7/0025—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with devices for making foam with a compressed gas supply
    • B05B7/0031—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas with devices for making foam with a compressed gas supply with disturbing means promoting mixing, e.g. balls, crowns
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B11/00—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
    • B05B11/01—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use characterised by the means producing the flow
    • B05B11/10—Pump arrangements for transferring the contents from the container to a pump chamber by a sucking effect and forcing the contents out through the dispensing nozzle
    • B05B11/1001—Piston pumps
    • B05B11/1023—Piston pumps having an outlet valve opened by deformation or displacement of the piston relative to its actuating stem
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B11/00—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
    • B05B11/01—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use characterised by the means producing the flow
    • B05B11/10—Pump arrangements for transferring the contents from the container to a pump chamber by a sucking effect and forcing the contents out through the dispensing nozzle
    • B05B11/1087—Combination of liquid and air pumps

Definitions

  • the present invention relates to a two-phase distribution device, that is to say for simultaneously dispensing a fluid and a gas, generally air.
  • This type of dispensing device is generally mounted on a reservoir containing the fluid to be dispensed.
  • Such a device can be used for two different applications: in a first application, this type of dispenser is used as a foam pump allowing a fluid product to be dispensed in the form of mouses, that is to say mixed with fines air bubbles.
  • the device can be used to dispense the fluid product in the form of a jet of finely sprayed droplets entrained by the air flow.
  • the dispensing device has an identical design incorporating a fluid pump and an air pump.
  • the dispensing device further comprises a foam-forming chamber, while in the case of application in the form of a sprayer, the dispensing device is generally equipped. a nozzle at the outlet allowing the dispersion of the fluid product into fine droplets.
  • this type of two-phase distribution device it is important that the fluid product is mixed with the air as homogeneously as possible to avoid chaotic distribution of the fluid product. This homogeneous mixture is particularly important when used as a foam pump.
  • the homogeneity of the mixture depends greatly on the volume in which this mixture is created and more precisely on the turbulence likely to be generated in this volume.
  • the air is mixed with the fluid product at the outlet nozzle, or at the outlet of the fluid pump, as is the case in the document EP-0 511 894.
  • Another document of the prior art in this case the document WO 95/30490, describes a two-phase distribution device, in which a free piston is mounted sliding on an actuating rod, the free piston also being slidably mounted in a pump body so as to delimit the pump chamber.
  • the free piston defines with the actuating rod the top valve of the fluid pump as well as the top valve of the air chamber.
  • the pressurized fluid flows inside an internal conduit formed inside the actuating rod.
  • the pressurized air flows through a separate duct.
  • the two fluid and air ducts meet at a spray nozzle which allows the fluid to be distributed in the form of a jet of fine droplets.
  • the air and the fluid are only mixed in a very small volume defined by the very limited internal volume of the nozzle. It should be noted that this dispensing device is only intended for dispensing in spray form and not for dispensing foam. Consequently, the homogeneity of the mixture of fluid and air is not a particularly sought-after goal, as is the case in the application as a foam pump.
  • Another pump described in document EP-0 613 728 comprises a fluid outlet valve located at the upper end of the actuating rod and an air pump outlet valve communicating with the upper end of the rod actuation by an air passage which extends around the actuation rod. Again, the mixing of air and fluid takes place only at the outlet of the actuating rod so that the mixing volume is restricted.
  • the present invention therefore aims to define a two-phase distribution device, in particular a foam pump but not only, in which the mixing of fluid and air takes place in a large volume allowing good homogeneity of the mixture.
  • a fluid product dispensing device comprising: a fluid product pump comprising: a pump body provided with an inlet valve, - an actuating rod movable axially in the body, a free piston mounted to slide in a leaktight manner in the body, said piston being mounted displaceable on the actuating rod to form with it an outlet valve, an air pump comprising an air chamber provided with an inlet valve and d an outlet valve and a piston for compressing the air in the chamber, the outlet valve of the fluid pump and the outlet valve of the air pump opening into a common duct.
  • the outlet valve of the air pump is formed by the free piston. Consequently, there is only one piece which performs the dual function of a movable outlet valve member.
  • the actuating rod forms a valve seat for the air pump outlet valve.
  • the actuating rod defines, at the level of the free piston, several radial channels surrounded by an internal wall of the free piston, together defining a part of said common conduit . It is thus possible to form the part of the actuating rod situated at the level of the Ubre piston so as to have a cross section substantially in the form of a star with three, four or five branches depending on the number of radial channels that one wishes to form. The sum of the cross sections of the different radial channels is considerably greater than that of a conventional internal channel extending inside the actuating rod. Therefore, the volume geometry of mixing is very complex and therefore generates a lot of turbulence.
  • the free piston comprises at least one sealing lip in sealed sliding contact with the body and a sealing lip in sealed sliding contact with the actuating rod.
  • the actuating rod comprises a socket defining an internal sliding wall against which the sealing lip is in sealed sliding contact. It is advantageous for the piston to penetrate inside the sleeve with its sealing lip: in this way, the sealing lip is strongly pressed against the internal sliding wall by the pressurized fluid product flowing through the common conduit at the outlet of the valve.
  • the internal sliding wall of the sleeve is formed with at least one sealing rupture profile at which the sealing lip of the piston is not no longer in leaktight contact so as to form an air passage towards the common duct.
  • the sealing rupture profile is in the form of a recess or a groove formed in the internal wall of the sleeve.
  • the sealing rupture profile is in the form of a flat surface pan creating a defect in circularity in the internal wall of the sleeve.
  • the common conduit communicates downstream with a foam forming chamber.
  • the common conduit communicates downstream with an outlet nozzle.
  • FIG. 1 is a vertical cross-section view through a dispensing device according to the invention in the rest position
  • FIG. 2a is a vertical cross-section view of the dispensing device of FIG. 1 in the actuated position
  • Figure 2b is an enlarged view of the circled detail of Figure 2a
  • Figure 2c is a horizontal cross-sectional view of the detail shown in Figure 2b
  • Figure 2d is a greatly enlarged view of part of the device dispenser showing the passage of air and fluid inside the device.
  • the dispensing device used to illustrate the present invention is a foam pump for dispensing a fluid product mixed with air so as to form a foam at the outlet of the dispensing device.
  • the fluid product contained in a reservoir (not shown) contains a foaming agent suitable, in contact with air, to expand so as to trap fine bubbles of air inside the fluid product .
  • a foam is thus obtained at the outlet of the dispenser.
  • the present invention could also have been illustrated by means of a two-phase pump making it possible to distribute a spray jet of fine droplets of fluid product.
  • the outlet of the distribution device is generally equipped with a spray nozzle.
  • the dispensing device comprises a fluid pump designated as a whole by the reference numeral 1 and an air pump defining an air chamber 54 of variable volume.
  • the device is provided with a pusher 4 on which is pressed, at a bearing surface 41, to simultaneously actuate the fluid pump and the air pump.
  • the dispensing device further comprises an outer covering 52 in leaktight engagement with an internal fixing ring 51 used for fixing the device to the neck of a reservoir (not shown) containing the fluid product to be dispensed.
  • the air chamber 54 is located substantially around the fluid pump 1 with a wall of the fixing ring 51 serving as the bottom for the air chamber 54, the internal wall of the covering 52 serving as a sealed sliding wall for an air piston 48 of substantially annular shape mounted inside the pusher 4.
  • the pusher 4 defines at its upper part the bearing surface 41 to which is connected a peripheral skirt 44, here of ogival shape, which ends with a collar 45 which projects outwards.
  • the pusher 4 defines a sleeve 46, the free lower end of which serves for connection to an actuating rod 2 forming an integral part of the fluid product pump 1.
  • the sleeve 46 internally defines a conduit which extends towards the top by an outlet channel 42 opening to the outside through an outlet orifice 43.
  • the sleeve 46 receives inside an insert defining a foam-forming chamber 47
  • Chamber 47 has a low inlet and a high outlet, both provided with a filter for foaming.
  • the foam-forming chamber 47 can be in the form of a separate plastic part inserted by force into the sleeve 46 of the pusher 4 which can be formed in one piece.
  • the air piston 48 extends in an annular shape stepped around the sleeve 46 with which it is in leaktight contact at the level of an annular sealing lip 481.
  • This lip 481 provides a static seal at the level of the sleeve 46.
  • the air piston 48 defines a lip 482 intended to varnish in sealed sliding contact with the internal wall of the covering 52.
  • the outer flange 45 of the pusher 4 is in contact, with its lower annular surface, with the periphery outside of the air piston 48 substantially at the level of the dynamic sealing lip 482.
  • the dispensing device is shown in the rest position, in which the outer flange 45 of the pusher 4 is in abutment against an inner flap 521 of the casing 52 used to fix the top dead center of the air pump.
  • the covering 52 is in sealed engagement with the fixing ring 51 which forms the bottom of the air chamber 54.
  • the fixing ring 51 is formed for this purpose with an external ring 513 in sealed contact with the internal wall of the covering 52 and an internal screw ring 512 formed with an internal thread intended to cooperate with an external thread formed on the neck of the container (not shown).
  • This is a fixing by screwing, but of course other fixing techniques can be imagined without departing from the scope of the invention.
  • the outer ring 513 and the inner ring 512 are connected and extend inward by an internal annular flange 511 defining a central opening through which the fluid pump 1 passes.
  • This internal flange 511 comes in taken with an external fixing flange 142 which is an integral part of the fluid product pump 1.
  • the dispensing device is fixed to a fluid reservoir.
  • the fixing ring 51 substantially forms at the junction of the outer ring 512 and the inner ring 512 several air intake ducts 514 which are selectively closed by a flexible washer 515 which is pressed on the outlet of the conduits 514.
  • the washer 515 is pressed by pressure on the conduits 514 and seal them hermetically.
  • air can be sucked through the conduits 514 by slightly lifting the washer 515.
  • the washer 515 combination with the ducts 514 forms the air intake valve for the air chamber 54.
  • This fluid pump 1 includes a generally cylindrical pump body 10 provided at its lower end with an inlet 11 to which a dip tube can be connected. Above the inlet 11, the pump body 10 defines a valve seat 120 for a ball 12 serving as a low valve member.
  • the ball 12 is advantageously confined in a limited space defined by an insert 121 on which the lower end of a return spring 15 rests.
  • the pump body 10 is provided with an annular reinforcement 13, projecting outwards, inserted by snap-fastening into a housing formed by a turn 114 which form on the outside the retaining flange 142 intended to come into engagement between the flange 511 of the fixing ring 51 and the upper end of the neck of the reservoir (not shown) with the possible interposition of a seal 17.
  • An air return passage can be formed in the peripheral reinforcement 13 to allow air to enter the reservoir from the outside as fluid is distributed by the pump 1.
  • the spinner 114 defines inside the body 10 a ferrule 141 which makes it possible to limit the stroke of the pump 1 and fix its rest position.
  • the fluid pump 1 is conventionally provided with an actuating rod 2 at the lower end of which bears the other end of the return spring 15 so as to urge the actuating rod 2 in its rest position shown in Figure 1.
  • the actuating rod 2 is provided with a free piston 3 which can move on the actuating rod 2 over a limited distance.
  • the numerical references relating to the free piston 3 are visible in FIG. 2a.
  • the piston free 3 is therefore slidably mounted on the actuating rod 2 and, on the other hand, it slides inside the pump body 10 with sealing.
  • the actuating rod 2 is here formed of a lower part 21 and an upper part 22 connected to each other for example by force fitting.
  • the upper part 22 defines a flow passage 221 at its upper end which is inserted inside the sleeve 46 defined by the pusher 4. Below this section forming the flow passage 221, the upper part 22 defines a substantially cylindrical skirt 222 defining at its lower end a sealed sliding bushing 223.
  • the lower part 21 is inserted in the upper part 22 so that the substantially cylindrical skirt 222 partially surrounds the lower part 21.
  • the assembly of the two lower parts 21 and upper 22 define between them a conduit 23 which communicates with the flow passage 22 formed at the upper end of the upper part 22.
  • the lower part 21 defines over a large part of its height several radial channels 211 which extend to near the lower end of the lower part 21 where it forms a tray 213 in which is defined an annular groove 212 serving as an outlet valve seat.
  • This groove 212 is formed on the upper surface of the plate 213 while the lower surface of the plate 213 receives the upper end of the return spring 15.
  • the free piston 3 is mounted on the lower part 21 of the actuating rod 2.
  • the piston 3 includes an inner sleeve 33 which internally defines an internal wall 87 which surrounds the lower part 21 formed with the radial channels 211.
  • the lower end of the sleeve 33 forms a high valve member 332 adapted to come into tight contact in the annular groove 212 formed by the lower part of the actuating rod as can be seen in FIG. 1 in the rest position.
  • the cuff 33 defines a sealed sliding lip 331 adapted to come into sealed sliding contact with the internal wall 224 formed by the sliding bush 223 of the actuating rod 2.
  • the piston 3 comprises an outer ring 31 connected to the sleeve 33 by a connecting flange 32.
  • the outer ring 31 defines at each of its ends a sealing lip 311 and 312 in sealed sliding contact against the interior wall of the pump body 10. In the rest position shown in FIG. 1. The lip sealing upper 311 of the piston 3 abuts against the lower end of the ferrule 141 so as to fix the top dead center of the pump 1.
  • this fluid pump 1 takes place as follows: when the pusher 4 is pressed, the actuating rod is pressed into the pump body 10 so that the pump chamber decreases in volume. To compensate for this reduction in volume, the free piston 3 which is then no longer in abutment contact with the ferrule 141 moves relative to the actuating rod 2 so as to open the top valve to create an outlet passage for the fluid which then flows between the free piston 3 and the lower part 21 of the actuating rod 2. The product then flows into a conduit 23. From there it flows through the passage 221 then through the chamber 47 and finally the outlet channel 42 which opens at 43 on the outside.
  • the piston 80 and more particularly with respect to the internal wall 87, partially defines the external wall of the conduit making it possible to connect the outlet of the high valve to the passage 221 leading outwards.
  • the internal diameter of the cuff 33 is relatively large compared to that of an internal conduit of the actuating rod of a conventional distributor, there is a large passage section which therefore defines a large internal volume and which on the other hand only induces a small pressure drop.
  • the top valve leaves there is a large volume in which the foaming product can be mixed with the air coming from the air pump.
  • the outlet valve of the air pump is defined by the sleeve 33 of the piston 3 at its contact with the sliding bush 223.
  • the air which is compressed in the pump chamber 54 finds an outlet passage defined between the actuating rod 2 and the ferrule 141 as can be seen in FIG. 2d. More specifically, the air escapes initially between the lower part of the sleeve 46 of the pusher 4 and the ferrule 141 of the spinner 14. Then, the air finds a passage between the upper part 21 more precisely the skirt 22 , and the ferrule 141. Lower, the air flows between the sleeve 223 and the internal wall of the pump body then between the ring and the piston. The air flow passage is indicated by bold arrows in Figure 2d.
  • the air therefore arrives at the contact of the sealing lip 331 of the piston 3 with the internal wall 224 of the sleeve 223. Since the contact is sealed, the air cannot find a passage at this location.
  • the internal wall 224 of the sleeve 223 is formed with a profile 225 making it possible to interrupt the sealed contact of the lip 331 with the wall 224.
  • This sealing interruption profile 225 may for example be in the form of grooves or grooves at the level of which the lip 331 cannot establish a tight contact. According to a variant of the invention, shown in FIG.
  • the sealing interruption profile 225 may be in the form of flat surface sections which interrupt the cylindricity of the wall 224 so that at the level of the junction of the sides with the cylinder segments, it creates edges at which the lip 331 can not come into tight contact.
  • the particular shape of the sealing interrupting profile or profiles 225 does not limit the present invention insofar as the air can find a flow passage at this level when the dispensing device is in the actuated position shown in FIG. 2a.
  • the air which flows beyond the top valve formed by the sealing lip 331 in sliding contact with the wall 224 opens into the same conduit as that in which the fluid product flows.
  • the pressurized air and the pressurized fluid therefore flow through a common conduit 23 formed between the piston 3 and the actuating rod 2 in its lower part then between the lower part 21 and the upper part 22 of the rod. actuation 2.
  • the pressurized air is therefore injected into pump 1 near the top valve of the fluid pump so that the mixture of air and foaming fluid takes place immediately at the outlet of the top valves fluid pump and air pump respectively.
  • the principle of the present invention is based on the fact that the free piston is used to form the two outlet valves of the fluid and air pumps to open into a common conduit 23, which moreover has a volume of important and complex mixture.
  • the cuff 33 is forced to move on the sealing interruption profiles 225 under the effect of the fluid under pressure, this guarantees the opening of the top valve of the air pump.
  • the fluid product pump is used to form a mixing chamber, so that at the outlet of the actuating rod, the fluid product is already in the form of foam.
  • the foaming chamber located in the pusher further improves the quality of the foam. There is therefore in the present invention a double stage of foam formation. In the pumps conventional foam, there is at most a single foaming chamber into which air is injected.
  • This provides a particularly effective dispensing device for dispensing a foam, but which can of course be used as a dispenser in the form of a jet of sprayed fluid.

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Abstract

Dispositif de distribution de produit fluide comprenant: une pompe de produit fluide (1) comportant: un corps de pompe (10) pourvu d'un clapet d'entrée (12), une tige d'actionnement (2) déplaçable axialement dans le corps (10), un piston libre (3) monté coulissant de manière étanche dans le corps (10), ledit piston (3) étant monté déplaçable sur la tige d'actionnement (2) pour former avec elle un clapet de sortie (332), une pompe à air comportant une chambre à air (54) dotée d'un clapet d'entrée (515) et d'un clapet de sortie (331) et d'un piston (48) pour comprimer l'air dans la chambre, caractérisé en ce que le clapet de sortie (332) de la pompe de produit fluide et le clapet de sortie (331) de la pompe à air débouchent dans un conduit commun (23).

Description

Dispositif de distribution biphasique.
La présente invention concerne un dispositif de distribution biphasique, c'est-à- dire permettant de distribuer simultanément un produit fluide et un gaz, en général de l'air. Ce genre de dispositif de distribution est généralement monté sur un réservoir contenant le produit fluide à distribuer. Un tel dispositif peut être utilisé pour deux applications différentes : dans une première application, ce genre de distributeur est utilisé en tant que pompe à mousse permettant de distribuer un produit fluide sous forme de mouses, c'est-à-dire mélangé avec de fines bulles d'air. Dans une seconde application, le dispositif peut être utilisé pour distribuer le produit fluide sous la forme d'un jet de gouttelettes finement pulvérisées entraînées par le flux d'air. Dans une application ou dans l'autre, le dispositif de distribution présente une conception identique incorporant une pompe de produit fluide et une pompe à air. Une différence entre les deux applications est dans la proportion d'air et de produit. En effet, lorsqu'on se sert d'un tel dispositif pour créer une mousse, il est nécessaire d'avoir une proportion d'air importante comparée à l'application où l'on ne fait que distribuer le produit sous forme pulvérisée. En outre, dans le cas d'application sous forme de pompe à mousse, le dispositif de distribution comprend en outre une chambre de formation de mousse, alors que dans le cas d'application sous forme de pulvérisateur, le dispositif de distribution est généralement équipé d'un gicleur à la sortie permettant la dispersion du produit fluide en fines gouttelettes. Dans ce genre de dispositif de distribution biphasique, il est important que le produit fluide soit mélangé avec l'air de la manière la plus homogène possible pour éviter une distribution chaotique du produit fluide. Ce mélange homogène est particulièrement important dans le cas d'utilisation en tant que pompe à mousse.
On a remarqué que l'homogénéité du mélange dépend grandement du volume dans lequel se crée ce mélange et plus précisément des turbulences susceptibles d'être générées dans ce volume. Dans la plupart des dispositifs de distribution de l'art antérieur, l'air est mélangé avec le produit fluide au niveau de la buse de sortie, ou encore à la sortie de la pompe de produit fluide, comme c'est le cas dans le document EP-0 511 894. Un autre document de l'art antérieur, en l'occurrence le document WO 95/30490, décrit un dispositif de distribution biphasique, dans lequel un piston libre est monté coulissant sur une tige d'actionnement, le piston libre étant en outre monté coulissant dans un corps de pompe de manière à délimiter la chambre de pompe. Le piston libre définit avec la tige d'actionnement le clapet haut de la pompe de produit fluide ainsi que le clapet haut de la chambre à air. A la sortie du clapet haut de la pompe de produit fluide, le produit fluide sous pression s'écoule à l'intérieur d'un conduit interne formée à l'intérieur de la tige d'actionnement. D'autre part, à la sortie du clapet haut de la chambre à air, l'air pressurisé s'écoule à travers un conduit séparé. Les deux conduits de produit fluide et d'air se rejoignent au niveau d'un gicleur de pulvérisation qui permet de distribuer le produit fluide sous la forme d'un jet de fines gouttelettes. Là encore, l'air et le produit fluide ne sont mélangés que dans un volume très restreint défini par le volume interne très limité du gicleur. Il est à noter que ce dispositif de distribution est uniquement destiné à la distribution sous forme pulvérisée et non pour la distribution de mousse. Par conséquent, l'homogénéité du mélange de produit fluide et d'air n'est pas un but particulièrement recherché comme c'est le cas dans l'application en tant que pompe à mousse .
On peut encore citer un brevet japonais JP-09193953 décrivant une pompe dans laquelle, le clapet de sortie de la pompe du produit fluide est formé à l'extrémité inférieure de la tige d'actionnement, alors que la chambre à air (dépourvue de clapet de sortie) débouche au niveau de l'extrémité supérieure de la tige d'actionnement, à proximité du poussoir. Le produit fluide est refoulé dans la tige d'actionnement et ne se mélange avec l'air qu'à la sortie de la tige.
Une autre pompe décrite dans le document EP-0 613 728 comprend un clapet de sortie de produit fluide situé à l'extrémité supérieure de la tige d'actionnement et un clapet de sortie de pompe à air communiquant avec l'extrémité supérieure de la tige d'actionnement par un passage d'air qui s'étend autour de la tige d'actionnement. Là aussi, le mélange de l'air et du produit fluide ne s'effectue qu'à la sortie de la tige d'actionnement de sorte que le volume de mélangeage est restreint.
La présente invention a donc pour but de définir un dispositif de distribution biphasique, en particulier une pompe à mousse mais pas uniquement, dans lequel le mélange de produit fluide et d'air s'effectue dans un volume important permettant une bonne homogénéité du mélange. Pour ce faire, la présente invention propose un dispositif de distribution de produit fluide comprenant : une pompe de produit fluide comportant : un corps de pompe pourvu d'un clapet d'entrée, - une tige d'actionnement déplaçable axialement dans le corps, un piston libre monté coulissant de manière étanche dans le corps, ledit piston étant monté déplaçable sur la tige d'actionnement pour former avec elle un clapet de sortie, une pompe à air comportant une chambre à air dotée d'un clapet d'entrée et d'un clapet de sortie et d'un piston pour comprimer l'air dans la chambre, le clapet de sortie de la pompe de produit fluide et le clapet de sortie de la pompe à air débouchant dans un conduit commun.
Ainsi, en faisant déboucher les deux chambres de pompe dans un conduit commun, on mélange le produit fluide et l'air le plus tôt possible de sorte que le mélange dispose d'un volume plus important que dans le cas où l'air est uniquement mélangé avec le produit fluide au niveau de la sortie du dispositif de distribution. D en résulte également que le chemin suivi ensemble par le produit fluide et l'air est très long et sinueux, ce qui contribue à la formation de turbulences nécessaires pour une mousse de bonne qualité. Avantageusement, le clapet de sortie de la pompe à air est formé par le piston libre. Par conséquent, il n'y a qu'une seule pièce qui assure la double fonction d'organe mobile de clapet de sortie. D'autre part, la tige d'actionnement forme un siège de clapet pour le clapet de sortie de la pompe à air. Ainsi, le piston libre permet d'une part d'isoler les deux chambres l'une de l'autre, et forme d'autre part l'organe de clapet mobile pour les deux clapets de sortie des deux chambres.
Afin d'augmenter le volume dans lequel le produit fluide et l'air se mélangent, la tige d'actionnement définit, au niveau du piston libre, plusieurs canaux radiaux entourés par une paroi interne du piston libre, définissant ensemble une partie dudit conduit commun. On peut ainsi former la partie de la tige d'actionnement située au niveau du piston Ubre de manière à présenter une section transversale sensiblement enforme d'étoile à trois, quatre ou cinq branches suivant le nombre de canaux radiaux que l'on veut former. La somme des sections transversale des différents canaux radiaux est considérablement plus importante que celle d'un canal interne classique s 'étendant à l'intérieur de la tige d'actionnement. Par conséquent, la géométrie du volume de mélange est très complexe et génère de ce fait beaucoup de turbulences. En outre, du fait que le conduit commun présente une section importante, il n'y a qu'une perte de charge très faible à la sortie des clapets, ce qui permet d'avoir un actionnement de dispositif de distribution particulièrement doux et souple. Selon une forme de réalisation, le piston libre comprend au moins une lèvre d'étanchéité en contact de coulissement étanche avec le corps et une lèvre d'étanchéité en contact de coulissement étanche avec la tige d'actionnement. D'autre part, la tige d'actionnement comprend une douille définissant une paroi interne de coulissement contre laquelle la lèvre d'étanchéité est en contact étanche de coulissement. Il est avantageux que le piston pénètre à l'intérieur de la douille avec sa lèvre d'étanchéité : de cette manière, la lèvre d'étanchéité est fortement plaquée contre la paroi interne de coulissement par le produit fluide sous pression s 'écoulant à travers le conduit commun à la sortie du clapet. On évite ainsi tout risque de fuite au niveau du contact de coulissement de la lèvre du piston dans la douille de la tige. Afin de réaliser l'ouverture du clapet de sortie haut de la pompe à air, la paroi interne de coulissement de la douille est formé avec au moins un profil de rupture d'étanchéité au niveau duquel la lèvre d'étanchéité du piston n'est plus en contact étanche de manière à former un passage d'air vers le conduit commun. Selon une forme de réalisation, le profil de rupture d'étanchéité se présente sous la forme d'un évidemment ou d'une saignée ménagée dans la paroi interne de la douille. En variante, le profil de rupture d'étanchéité se présente sous la forme d'un pan de surface plane créant un défaut de circularité dans la paroi interne de la douille.
Dans le cas où on utilise un tel dispositif de distribution en tant que pompe à mousse, le conduit commun communique en aval avec une chambre de formation de mousse. En revanche, dans le cas d'une utilisation en tant que pulvérisateur, le conduit commun communique en aval avec un gicleur de sortie.
L'invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints donnant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de la présente invention. Sur les dessins : la figure 1 est une vue en section transversale verticale à travers un dispositif de distribution selon l'invention en position de repos, la figure 2a est une vue en section transversale verticale du dispositif de distribution de la figure 1 en position actionnée, la figure 2b est une vue agrandie du détail encerclé de la figure 2a, la figure 2c est une vue en section transversale horizontale au niveau du détail représenté sur la figure 2b, et la figure 2d est une vue fortement agrandie d'une partie du dispositif de distribution montrant le passage d'air et de produit fluide à l'intérieur du dispositif.
Le dispositif de distribution utilisé pour illustrer la présente invention est une pompe à mousse permettant de distribuer un produit fluide en mélange avec de l'air de manière à former une mousse à la sortie du dispositif de distribution. Dans le cas présent, le produit fluide contenu dans un réservoir (non représenté) contient un agent moussant adapté, au contact de l'air, à s'expanser de manière à piéger de fines bulles d'air à l'intérieur du produit fluide. On obtient ainsi une mousse à la sortie du distributeur. On aurait également pu illustrer la présente invention au moyen d'une pompe biphasique permettant de distribuer un jet pulvérisé de fines gouttelettes de produit fluide. Dans ce cas, la sortie du dispositif de distribution est en général équipée d'un gicleur de pulvérisateur.
De manière générale, le dispositif de distribution selon l'invention comprend une pompe de produit fluide désignée dans son ensemble par la référence numérique 1 et une pompe à air définissant une chambre à air 54 de volume variable. Le dispositif est pourvu d'un poussoir 4 sur lequel on appuie, au niveau d'une surface d'appui 41, pour actionner simultanément la pompe de produit fluide et la pompe à air. Le dispositif de distribution comprend en outre un habillage extérieur 52 en prise étanche avec une bague de fixation interne 51 servant à la fixation du dispositif sur le col d'un réservoir (non représenté) contenant le produit fluide à distribuer. La chambre à air 54 est située sensiblement autour de la pompe de produit fluide 1 avec une paroi de la bague de fixation 51 servant de fond pour la chambre à air 54, la paroi interne de l'habillage 52 servant de paroi de coulissement étanche pour un piston à air 48 de forme sensiblement annulaire monté à l'intérieur du poussoir 4. Plus précisément, le poussoir 4 définit à sa partie supérieure la surface d'appui 41 à laquelle se raccorde une jupe périphérique 44, ici de forme ogivale, qui se termine par une collerette 45 qui fait saillie vers l'extérieur. Intérieurement, le poussoir 4 définit un manchon 46 dont l'extrémité inférieure libre sert au raccordement sur une tige d'actionnement 2 faisant partie intégrante de la pompe de produit fluide 1. Le manchon 46 définit intérieurement un conduit qui se prolonge vers le haut par un canal de sortie 42 débouchant sur l'extérieur par un orifice de sortie 43. Dans l'application particulière en tant que pompe à mousse, le manchon 46 reçoit à l'intérieur un insert définissant une chambre de formation de mousse 47. La chambre 47 comprend une entrée basse et une sortie haute, toutes deux pourvues d'un filtre pour la formation de la mousse. La chambre de formation de mousse 47 peut se présenter sous la forme d'une pièce plastique séparée insérée en force dans le manchon 46 du poussoir 4 qui lui peut être formé de manière monobloc.
Le piston à air 48 s'étend de forme annulaire étagée autour du manchon 46 avec lequel il est en contact étanche au niveau d'une lèvre d'étanchéité annulaire 481. Cette lèvre 481 procure une étanchéité statique au niveau du manchon 46. Sur sa périphérie extérieure, le piston à air 48 définit une lèvre 482 destinée à vernir en contact de coulissement étanche avec la paroi interne de l'habillage 52. La collerette extérieure 45 du poussoir 4 est en contact, avec sa surface annulaire inférieure, avec la périphérie extérieure du piston à air 48 sensiblement au niveau de la lèvre d'étanchéité dynamique 482. Sur la figure 1, le dispositif de distribution est représente en position de repos, dans laquelle la collerette extérieure 45 du poussoir 4 est en butée contre un rabat intérieur 521 de l'habillage 52 servant à fixer le point mort haut de la pompe à air.
Ainsi, en appuyant sur le poussoir 4 au niveau de sa surface d'appui 41, le poussoir entraîne le piston à air 48, ce qui pour effet de réduire le volume interne de la chambre à air 54. De l'air est ainsi mis sous pression.
Comme susmentionné, l'habillage 52 est en prise étanche avec la bague de fixation 51 qui forme le fond de la chambre à air 54. La bague de fixation 51 est formée à cet effet avec une bague externe 513 en contact étanche avec la paroi interne de l'habillage 52 et une bague de vissage interne 512 formée avec un filetage interne destiné à coopérer avec un filetage externe formé sur le col du récipient (non représenté). Il s'agit là d'une fixation par vissage, mais bien entendu d'autres techniques de fixation peuvent être imaginer sans pour cela sortir du cadre de l'invention. A leurs extrémités supérieures, la bague externe 513 et la bague interne 512 sont reliées et se prolongent vers l'intérieur par une bride annulaire interne 511 définissant une ouverture centrale à travers laquelle passe la pompe de produit fluide 1. Cette bride interne 511 vient en prise avec une collerette externe de fixation 142 qui fait partie intégrante de la pompe de produit fluide 1. Ainsi, par vissage de la bague 512 sur le col fileté du réservoir (non représenté), la bride extérieure 511 vient plaquer la collerette 142 sur l'extrémité supérieure du col avec une interposition éventuelle d'un joint d'étanchéité 17. De cette manière, le dispositif de distribution est fixé sur un réservoir de produit fluide.
Selon l'invention, la bague de fixation 51 forme sensiblement au niveau de la jonction de la bague externe 512 et de la bague interne 512 plusieurs conduits d'admission d'air 514 qui sont sélectivement obturés par une rondelle souple 515 qui vient se plaquer sur la sortie des conduits 514. Ainsi, lorsqu'une surpression est créée dans la chambre à air 54, la rondelle 515 est plaquée par la pression sur les conduits 514 et les obturent hermétiquement. En revanche, dès qu'une dépression se crée à l'intérieur de la chambre à air 54, de l'air peut être aspiré à travers les conduits 514 en soulevant légèrement la rondelle 515. En d'autres termes, la rondelle 515 en combinaison avec les conduits 514 forme le clapet d'admission d'air pour la chambre à air 54.
En ce qui concerne le clapet de sortie de la chambre à air 54, il sera décrit ci-après en conjonction avec la description de la pompe de produit fluide 1.
Cette pompe de produit fluide 1 comprend un corps de pompe 10 de forme générale cylindrique pourvue à son extrémité inférieure d'une entrée 11 sur laquelle peut être connecté un tube plongeur. Au-dessus de l'entrée 11, le corps de pompe 10 définit un siège de clapet 120 pour une bille 12 servant d'organe de clapet bas. La bille 12 est avantageusement confinée dans un espace limitée défini par un insert 121 sur lequel vient s'appuyer rextrémité inférieure d'un ressort de rappel 15. A son extrémité supérieure, le corps de pompe 10 est pourvu d'un renfort annulaire 13, faisant saillie vers l'extérieur, inséré par encliquetage dans un logement formé par une tourette 114 qui forment sur l'extérieur la collerette de maintien 142 destinée à venir en prise entre la bride 511 de la bague de fixation 51 et l'extrémité supérieure du col du réservoir (non représenté) avec une interposition éventuelle d'un joint 17. Un passage de reprise d'air peut être formé dans le renfort périphérique 13 pour permettre à de l'air de pénétrer dans le réservoir en provenance de l'extérieur à mesure que du produit fluide est distribué par la pompe 1. La tourette 114 définit à l'intérieur du corps 10 une virole 141 qui permet de limiter la course de la pompe 1 et fixer sa position de repos.
La pompe de produit fluide 1 est conventionnellement pourvue d'une tige d'actionnement 2 à l'extrémité inférieure de laquelle prend appui l'autre extrémité du ressort de rappel 15 de manière à solliciter la tige d'actionnement 2 dans sa position de repos représentée sur la figure 1. La tige d'actionnement 2 est pourvue d'un piston libre 3 qui peut se déplacer sur la tige d'actionnement 2 sur une distance limitée. Les références numériques relatives au piston libre 3 sont visibles sur la figure 2a. Le piston libre 3 est donc monté coulissant sur la tige d'actionnement 2 et, d'autre part, il coulisse à l'intérieur du corps de pompe 10 avec étanchéité.
La tige d'actionnement 2 est ici formée d'une partie inférieure 21 et d'une partie supérieure 22 reliées l'une à l'autre par exemple par emboîtement en force. La partie supérieure 22 définit un passage d'écoulement 221 au niveau de son extrémité supérieure qui est insérée à l'intérieur du manchon 46 défini par le poussoir 4. En dessous de cette section formant le passage d'écoulement 221, la partie supérieure 22 définit une jupe sensiblement cylindrique 222 définissant à son extrémité inférieure une douille de coulissement étanche 223. La partie inférieure 21 est insérée dans la partie supérieure 22 de manière à ce que la jupe sensiblement cylindrique 222 entoure partiellement la partie inférieure 21. L'assemblage des deux parties inférieure 21 et supérieure 22 définit entre elles un conduit 23 qui communique avec le passage d'écoulement 22 formé à l'extrémité supérieure de la partie supérieure 22. La partie inférieure 21 définit sur une grande partie de sa hauteur plusieurs canaux radiaux 211 qui s'étendent jusqu'à proximité de l'extrémité inférieure de la partie inférieure 21 où elle forme un plateau 213 dans lequel est défini un sillon annulaire 212 servant de siège de clapet de sortie. Ce sillon 212 est formé sur la surface supérieure du plateau 213 alors que la surface inférieure du plateau 213 reçoit l'extrémité supérieure du ressort de rappel 15. Le piston libre 3 est monté sur la partie inférieure 21 de la tige d'actionnement 2.
Le piston 3 comprend une manchette intérieure 33 qui définit intérieurement une paroi interne 87 qui entoure la partie inférieure 21 formée avec les canaux radiaux 211. L'extrémité inférieure de la manchette 33 forme un organe de clapet haut 332 adapté à venir en contact étanche dans le sillon annulaire 212 formé par la partie inférieure de la tige d'actionnement comme on peut le voir sur la figure 1 en position de repos. A son extrémité supérieure, la manchette 33 définit une lèvre de coulissement étanche 331 adaptée à venir en contact de coulissement étanche avec la paroi interne 224 formée par la douille de coulissement 223 de la tige d'actionnement 2. Ainsi, en position de repos, la manchette 33 du piston 3 repose de manière étanche dans le sillon de siège de clapet 212 et contre la paroi interne 224 de la douille de coulissement étanche 223. En outre, le piston 3 comprend une bague extérieure 31 reliée à la manchette 33 par une bride de liaison 32. La bague extérieure 31 définit à chacune de ses extrémités une lèvre d'étanchéité 311 et 312 en contact de glissement étanche contre la paroi intérieure du corps de pompe 10. En position de repos représenté sur la figure 1. La lèvre d'étanchéité supérieure 311 du piston 3 vient en butée contre l'extrémité inférieure de la virole 141 de manière à fixer le point mort haut de la pompe 1.
Le fonctionnement de cette pompe de produit fluide 1 se déroule de la manière suivante : lorsqu'on appuie sur le poussoir 4, la tige d'actionnement est enfoncée dans le corps de pompe 10 de sorte que la chambre de pompe diminue de volume. Pour compenser cette diminution de volume, le piston libre 3 qui n'est alors plus en contact de butée avec la virole 141 se déplace par rapport à la tige d'actionnement 2 de manière à ouvrir le clapet haut pour créer un passage de sortie pour le produit fluide qui s'écoule alors entre le piston libre 3 et la partie inférieure 21 de la tige d'actionnement 2. Le produit s'écoule ensuite dans un conduit 23. De là, il s'écoule à travers le passage 221 puis à travers la chambre 47 et enfin le canal de sortie 42 qui découche en 43 sur l'extérieur. Il est à noter ici que le piston 80, et plus particulièrement par rapport à la paroi interne 87, définit partiellement la paroi externe du conduit permettant de relier la sortie du clapet haut au passage 221 conduisant vers l'extérieur. Etant donné que le diamètre interne de la manchette 33 est relativement important comparé à celui d'un conduit interne de tige d'actionnement d'un distributeur conventionnel, on dispose d'une grande section de passage qui définit donc un volume interne important et qui n'induit d'autre part qu'une faible perte de charge. On dispose ainsi dès la sortie du clapet haut d'un volume important dans lequel peut s'effectuer le mélange du produit moussant avec l'air provenant de la pompe à air.
Selon l'invention, le clapet de sortie de la pompe à air est défini par la manchette 33 du piston 3 au niveau de son contact avec la douille de coulissement 223. En effet, l'air qui est comprimé dans la chambre de pompe 54 trouve un passage de sortie défini entre la tige d'actionnement 2 et la virole 141 comme on peut le voir sur la figure 2d. Plus précisément, l'air s'échappe dans un premier temps entre la partie inférieure du manchon 46 du poussoir 4 et la virole 141 de la tourette 14. Ensuite, l'air trouve un passage entre la partie supérieure 21 plus précisément la jupe 22, et la virole 141. Plus bas, l'air s'écoule entre la douille 223 et la paroi interne du corps de pompe puis entre la bague et le piston. Le passage d'écoulement de l'air est indiqué par des flèches grasses sur la figure 2d. L'air arrive donc au niveau du contact de la lèvre d'étanchéité 331 du piston 3 avec la paroi interne 224 de la douille 223. Etant donné que le contact est étanche, l'air ne peut pas trouver un passage à cet endroit. Selon l'invention, la paroi interne 224 de la douille 223 est formée avec un profil 225 permettant d'interrompre le contact étanche de la lèvre 331 avec la paroi 224. Ce profil d'interruption d'étanchéité 225 peut se présenter par exemple sous la forme de saignées ou de rainures au niveau desquelles la lèvre 331 ne peut établir un contact étanche. Selon une variante de l'invention, représentée sur la figure 2c, le profil d'interruption d'étanchéité 225 peut se présenter sous la forme de pans de surface plane qui vient interrompre la cylindricité de la paroi 224 de sorte qu'au niveau de la jonction des pans avec les segments de cylindre, il se crée des arrêtes au niveau desquelles la lèvre 331 ne peut pas venir en contact étanche. Quoi qu'il en soit, la forme particulière du ou des profils d'interruption d'étanchéité 225 ne limite pas la présente invention dans la mesure où l'air peut trouver un passage d'écoulement à ce niveau lorsque le dispositif de distribution est en position actionnée représentée sur la figure 2a.
Selon l'invention, l'air qui s'écoule au-delà du clapet haut formé par la lèvre d'étanchéité 331 en contact de coulissement avec la paroi 224 débouche dans le même conduit que celui dans lequel s'écoule le produit fluide. L'air sous pression et le produit fluide sous pression s'écoulent donc dans un conduit commun 23 formé entre le piston 3 et la tige d'actionnement 2 dans sa partie inférieure puis entre la partie inférieure 21 et la partie supérieure 22 de la tige d'actionnement 2. L'air pressurisé est donc injecté dans la pompe 1 à proximité du clapet haut de la pompe de produit fluide de sorte que le mélange d'air et de produit fluide moussant s'effectue immédiatement à la sortie des clapets hauts respectifs de la pompe de produit fluide et de la pompe à air. On dispose ainsi d'un volume de mélange important et complexe puisque, d'une part, il est relativement long et, d'autre part, du fait de la conception particulièrement avantageuse de la tige d'actionnement 2, on dispose d'un volume interne qui présente une configuration compliquée.
Le principe de la présente invention repose sur le fait que l'on se sert du piston libre pour former les deux clapets de sortie des pompes de produit fluide et d'air pour déboucher dans un conduit commun 23, qui présente de surcroît un volume de mélange important et complexe. D'autre part, du fait que la manchette 33 est contrainte de se déplacer sur les profils d'interruption d'étanchéité 225 sous l'effet du produit fluide sous pression, on garantit ainsi l'ouverture de clapet haut de la pompe à air 54. II fait également noter qu'on se sert de la pompe de produit fluide pour former une chambre de mélange, de sorte qu'à la sortie de la tige d'actionnement, le produit fluide est déjà sous forme de mousse. La chambre de formation de mousse située dans le poussoir permet encore d'améliorer la qualité de la mousse. On dispose donc dans la présente invention d'un double étage de formation de mousse. Dans les pompes à mousse classiques, il y a tout au plus une simple chambre de formation de mousse dans laquelle l'air est injecté.
On dispose ainsi d'un dispositif de distribution particulièrement efficace pour la distribution d'une mousse, mais qui peut bien entendu, être utilisé en tant que distributeur sous la forme d'un jet de produit fluide pulvérisé.

Claims

Revendications :
1.- Dispositif de distribution de produit fluide comprenant : une pompe de produit fluide (1) comportant : un corps de pompe (10) pourvu d'un clapet d'entrée (12), une tige d'actionnement (2) déplaçable axialement dans le corps (10), - un piston libre (3) monté coulissant de manière étanche dans le corps (10), ledit piston (3) étant monté déplaçable sur la tige d'actionnement (2) pour former avec elle un clapet de sortie (332), une pompe à air comportant une chambre à air (54) dotée d'un clapet d'entrée (515) et d'un clapet de sortie (331) et d'un piston (48) pour comprimer l'air dans la chambre, caractérisé en ce que le clapet de sortie (332) de la pompe de produit fluide et le clapet de sortie (331) de la pompe à air débouchent dans un conduit commun (23).
2.- Dispositif de distribution selon la revendication 1, dans lequel le clapet de sortie (331) de la pompe à air est formé par le piston fibre (3).
3.- Dispositif de distribution selon la revendication 2, dans lequel la tige d'actionnement (2) forme un siège de clapet (23) pour le clapet de sortie (331) de la pompe à air.
4.- Dispositif de distribution selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la tige d'actionnement (2) définit, au niveau du piston libre (3), plusieurs canaux radiaux (21) entourés par une paroi interne (333) du piston libre (3), définissant ensemble une partie dudit conduit commun (23).
5.- Dispositif de distribution selon la revendication 4, dans lequel le piston Ubre (3) comprend au moins une lèvre d'étanchéité (311, 312) en contact de coulissement étanche avec le corps (10) et une lèvre d'étanchéité (331) en contact de coulissement étanche avec la tige d'actionnement (2).
6.- Dispositif de distribution selon la revendication 5, dans lequel la tige d'actionnement (2) comprend une douiUe (223) définissant une paroi interne de coulissement (224) contre laqueUe la lèvre d'étanchéité (331) est en contact étanche de coulissement.
1.- Dispositif de distribution selon la revendication 6, dans lequel la paroi interne de coulissement (224) de la douille (223) est formée avec au moins un profil de rupture d'étanchéité (225) au niveau duquel la lèvre d'étanchéité (331) du piston (3) n'est plus en contact étanche de manière à former un passage d'air vers le conduit commun (23).
8.- Dispositif de distribution selon la revendication 7, dans lequel le profil de rupture d'étanchéité se présente sous la forme d'un évidemment ou d'une saignée ménagée dans la paroi interne de la douille.
9.- Dispositif de distribution selon la revendication 7, dans lequel le profil de rupture d'étanchéité se présente sous la forme d'un pan de surface plane créant un défaut de circularité dans la paroi interne de la douiUe.
10.- Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le conduit commun (23) communique en aval à une chambre de formation de mousse (47).
11.- Dispositif de distribution selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le conduit commun (23) communique en aval avec un gicleur de sortie.
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