Pompe à précompression améliorée
La présente invention concerne une pompe pour distribuer des quantités dosées de produit fluide, et plus particulièrement une pompe à précompression dans laquelle la distribution du produit est réalisée indépendamment de la vitesse d'actionnement exercée sur la pompe par l'utilisateur.
Les documents WO 87/04373 et EP 0 265 270 divulguent des pompes de ce type. Lors de l'actionnement de la pompe, un ressort est comprimé sous l'effet de la pression créée à l'intérieur de la chambre de pompe, ledit ressort étant libéré en fin d'actionnement après ouverture d'un clapet de sortie, de sorte que la dose de produit contenue dans la chambre de pompe est expulsée par ledit ressort, indépendamment de la vitesse d'actionnement de l'utilisateur.
Pour assurer un fonctionnement fiable de ce type de dispositif, le clapet de sortie de la chambre de pompe doit garantir l'obturation totalement étanche de la chambre de pompe pendant toute la course d'actionnement de la pompe, et ne s'ouvrir qu'en toute fin d'actionnement de ladite pompe pour permettre l'expulsion du produit. Dans les documents de l'état de la technique susmentionnés, ce clapet de sortie est réalisé sous la forme d'un manchon élastiquement déformable disposé entre le corps de pompe et la tige d'actionnement mobile de la pompe. Ce clapet doit être suffisamment rigide pour ne pas se déformer pendant l'actionnement de la pompe sous l'effet de la pression créée dans la chambre de pompe. Son ouverture par déformation élastique est réalisée en fin d'actionnement à l'aide d'un épaulement formé dans le corps de pompe. Ce type de clapet de sortie présente l'inconvénient qu'il doit être à la fois suffisamment rigide pour ne pas se déformer avant la fin de la course de la pompe, et suffisamment déformable pour, en fin d'actionnement, se déformer sans effort exagéré sous l'effet d'une came mécanique. Un équilibre satisfaisant entre ces deux exigences contradictoires est difficile à trouver et le fonctionnement fiable de
la pompe peut être altéré par ledit clapet de sortie. En particulier, les moindres différences de dimension ou de rigidité dues aux tolérances de fabrication du clapet de sortie peuvent engendrer un tel dysfonctionnement.
Le document WO 01 /02100 décrit une pompe dans laquelle le clapet de sortie est ouvert au moyen d'un levier qui coulisse dans le corps de pompe, un épaulement interne dudit corps de pompe provoquant le basculement dudit levier qui de ce fait déplace le clapet de sortie pour l'ouvrir. Cette mise en œuvre est complexe à fabriquer et à assembler, notamment en raison des tolérances de fabrication des différentes pièces, et la fiabilité de fonctionnement de la pompe est difficile à obtenir.
Les documents EP 1 520 631 , WO 01 /02100 et US 3 865 313 décrivent d'autres dispositifs de l'état de la technique.
La présente invention a pour but de fournir une pompe qui ne reproduit pas les inconvénients susmentionnés.
La présente invention a également pour but de fournir une telle pompe qui soit simple et facile à fabriquer et à assembler, et fiable dans son utilisation.
La présente invention a également pour but de fournir une telle pompe qui assure une distribution totale et reproductible du contenu de la chambre de pompe à chaque actionnement, indépendamment de la vitesse d'actionnement de l'utilisateur.
La présente invention a donc pour objet une pompe de distribution de produit fluide, comportant un piston solidaire d'une tige d'actionnement et coulissant dans un corps de pompe comprenant une chambre de pompe définie entre un clapet d'entrée et un clapet de sortie, ledit clapet de sortie comportant un élément de clapet de sortie, dans laquelle, lors de l'actionnement, ledit élément de clapet de sortie coulisse de manière étanche dans le corps de pompe, ledit corps de pompe comportant des moyens de passage formés par au moins une partie de corps de pompe de diamètre interne supérieur, de telle sorte que, en fin d'actionnement de la pompe, ledit élément de clapet de sortie coopère de manière non étanche avec lesdits
moyens de passage pour ouvrir ledit clapet de sortie pour permettre l'expulsion du produit contenu dans la chambre de pompe.
Avantageusement, ledit corps de pompe comporte un épaulement, lesdits moyens de passage comportant au moins une rainure formée dans la partie de corps de pompe adjacente audit épaulement.
Avantageusement, lesdits moyens de passages comportent en outre au moins une rainure et/ou nervure formée dans ledit épaulement.
Selon une première variante avantageuse, ledit élément de clapet de sortie est un élément séparé dudit piston,
Avantageusement, ledit élément de clapet de sortie comporte un bord d'extrémité coulissant de manière étanche dans ledit corps de pompe pendant l'actionnement de la pompe, ledit bord d'extrémité coopérant avec ledit épaulement du corps de pompe en position d'actionnement de la pompe, de sorte qu'en position d'actionnement, ledit bord d'extrémité ne coopère plus de manière étanche avec ledit corps de pompe, ouvrant ainsi ledit clapet de sortie.
Avantageusement, un passage de fluide est défini entre ledit élément de clapet de sortie et ladite tige de piston.
Selon une seconde variante avantageuse, ledit élément de clapet de sortie est réalisé d'une pièce monobloc avec ledit piston.
Avantageusement, ledit piston comporte une lèvre supérieure et une lèvre inférieure, lesdites lèvres supérieure et inférieure coulissant de manière étanche dans ledit corps de pompe pendant l'actionnement de la pompe, ledit élément de clapet de sortie étant formé par ladite lèvre inférieure dudit piston, de sorte qu'en position d'actionnement, ladite lèvre inférieure ne coopère plus de manière étanche avec ledit corps de pompe, ouvrant ainsi ledit clapet de sortie.
Avantageusement, un passage latéral est formé dans le piston entre lesdites lèvres supérieure et inférieure.
Avantageusement, ladite tige d'actionnement comporte un épaulement externe pour former la butée définissant la position d'actionnement de la pompe.
Avantageusement, ledit clapet d'entrée comporte un élément de clapet d'entrée réalisé sous la forme d'un cylindre creux fermé d'un côté par une paroi de fond, un bord de l'extrémité ouverte dudit cylindre creux coopérant, dès le début de l'actionnement de la pompe, avec un cylindre du corps de pompe pour fermer le clapet d'entrée, un ressort s'appuyant d'une part sur l'élément clapet d'entrée et d'autre part sur une partie du corps de pompe, ledit ressort du clapet d'entrée, outre l'expulsion du produit, ramenant aussi le piston dans sa position de repos.
Avantageusement, la pompe comporte une virole qui définit la position de repos du piston, ladite virole comportant un manchon creux s'étendant dans ledit corps de pompe, ledit élément de clapet de sortie coulissant de manière étanche dans ledit manchon creux, lesdits moyens de passage étant formés par un bord d'extrémité dudit manchon creux, de sorte qu'en position de fin de course d'actionnement, ledit élément de clapet de sortie coopère de manière non-étanche avec ledit corps de pompe pour ouvrir ledit clapet de sortie.
Avantageusement, ladite pompe comporte des moyens de butée mécanique pour définir la position de fin de course d'actionnement dudit piston et/ou dudit élément de clapet de sortie.
Avantageusement, ledit élément de clapet d'entrée coopère avec ledit élément de clapet de sortie pendant toute la course de retour de la pompe et en position de repos de la pompe, pour renforcer l'étanchéité dudit élément de clapet de sortie avec ledit corps de pompe.
La présente invention a aussi pour objet un dispositif de distribution de produit fluide comportant une pompe telle que décrite ci-dessus.
Ces caractéristiques et avantages et d'autres de la présente invention apparaîtront plus clairement à partir de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins joints donnés à titre d'exemples non-limitatifs, sur lesquels :
- les figures 1 à 4 sont des vues schématiques en section transversale d'une pompe selon un premier mode de réalisation avantageux
de la présente invention, respectivement en position de repos, en début d'actionnement, en fin d'actionnement et en fin d'expulsion de dose,
- la figure 1 a est une vue agrandie du détail A de la figure 1 ,
- la figure 4a est une vue agrandie du détail B de la figure 4,
- les figures 5 et 6 sont des vues schématiques en section transversale d'une pompe selon une variante de réalisation avantageuse de la présente invention, respectivement en position de repos et en fin d'expulsion de dose, et
- les figures 7 à 9 sont des vues schématiques en section transversale de différentes variantes de réalisation avantageuses de la présente invention, représentées en position de repos.
La présente invention va être décrite en référence à plusieurs variantes de réalisation d'une pompe, pour lesquelles l'expulsion du produit contenu dans la chambre de pompe est réalisée indépendamment de la vitesse d'actionnement exercée sur la pompe par l'utilisateur. Il est toutefois entendu que la présente invention s'applique à tout type de pompe, et n'est pas limité par les modes de réalisation représentés sur les dessins.
En référence aux dessins, une pompe comporte un corps de pompe 3 dans lequel coulisse un piston 1 solidaire d'une tige d'actionnement 2 sur laquelle l'utilisateur appuie pour actionner la pompe. Le piston 1 coulisse dans une chambre de pompe définie dans le corps de pompe 3 entre un clapet d'entrée 1 1 et un clapet de sortie 12.
Le clapet d'entrée 1 1 , ouvert en position de repos de la pompe, comme visible sur les figures 1 , 5 et 7 à 9, est formé par un élément de clapet d'entrée 10 déplaçable dans le corps de pompe pendant l'actionnement de la pompe et adapté à coopérer avec une partie du corps de pompe 3 en début d'actionnement de la pompe pour fermer ledit clapet d'entrée 1 1 . Avantageusement, ledit élément de clapet d'entrée 10 peut être réalisé sous la forme d'un cylindre creux fermé d'un côté par une paroi de fond, le bord de l'extrémité ouverte dudit cylindre creux coopérant dès le début de l'actionnement de la pompe avec un cylindre 9 du corps de pompe 3 pour fermer le clapet d'entrée 1 1 . Une autre variante est représentée sur
les figures 5, 6 et 8, où le clapet d'entrée 1 1 comporte un élément de clapet 10 qui coulisse dans une partie rétrécie du corps de pompe 3, avec une lèvre externe 101 de l'élément de clapet d'entrée 10 qui ne coopère pas de manière étanche avec cette partie rétrécie en position ouverte du clapet d'entrée, comme visible sur les figures 5 et 8, et qui coopère de manière étanche en position fermée, comme visible sur la figure 6. Un ressort 20 s'appuie avantageusement d'une part sur la paroi de fond de l'élément de clapet d'entrée 10 et d'autre part sur une partie du corps de pompe 3. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à ces réalisations avantageuses du clapet d'entrée.
Le clapet de sortie 12 comporte un élément de clapet de sortie 39, 35 et est réalisé de telle sorte que, lors de l'actionnement de la pompe, il n'est ouvert qu'en fin d'actionnement de la pompe pour permettre l'expulsion du produit contenu dans la chambre de pompe. Cette ouverture est réalisée, selon l'invention, au niveau de moyens de passage 40, visible notamment sur la figure 4a. Ces moyens de passages 40 sont de préférence formés au niveau d'un épaulement interne radial 4 du corps de pompe. Ces moyens de passages 40 comportent au moins une partie de corps de pompe de diamètre supérieur dans laquelle l'élément de clapet de sortie 39, 35 ne coopérera plus de manière étanche avec ledit corps de pompe. L'objectif desdits moyens de passage 40 est de former au moins un passage de fluide lorsque l'élément de clapet de sortie 39, 35, qui pendant toute la course d'actionnement de la pompe coopère de manière de étanche avec le corps de pompe 3, vient en fin de course d'actionnement au niveau desdits moyens de passage 40.
Dans un premier mode de réalisation, qui sera notamment décrit ci- après en référence aux figures 1 à 4, l'élément de clapet de sortie 39 forme partie intégrante dudit piston 1 , en l'occurrence une lèvre d'étanchéité 39 dudit piston. Les figures 5, 6, 8 et 9 illustrent des variantes de ce premier mode de réalisation. La figure 7 montre un second mode de réalisation, dans lequel l'élément de clapet de sortie 35 est séparé du piston 1 .
La présente invention s'applique plus particulièrement aux pompes dans lesquelles l'expulsion du produit contenu dans la chambre de pompe est réalisée indépendamment de la vitesse d'actionnement exercée par l'utilisateur. Pour ce faire, l'élément de clapet d'entrée 10 peut coopérer avec un ressort 20 qui, lors de l'actionnement de la pompe, est comprimé par le déplacement de l'élément de clapet d'entrée 10 sous l'effet de la pression créée dans la chambre de pompe. En fin de course d'actionnement de la pompe, lorsque le clapet de sortie 12 est ouvert, ledit ressort comprimé 20 va être brusquement libéré, de sorte que le produit contenu dans la chambre de pompe est expulsé par l'intermédiaire dudit ressort. Avantageusement, comme représenté sur les dessins, ledit ressort 20 du clapet d'entrée 1 1 peut aussi agir en tant que ressort de rappel de la pompe, ramenant ainsi le piston 1 dans sa position de repos après expulsion du produit.
Le fonctionnement de la pompe peut être le suivant : en position de repos de la pompe, représentée notamment sur les figures 1 , 5 et 7 à 9, l'élément de clapet d'entrée 10 est sollicité vers sa position d'ouverture par le ressort 20. Lors de l'actionnement de la pompe, le piston 1 coulisse axialement vers le bas dans le corps de pompe 3 et l'élément de clapet d'entrée 10 est sollicité axialement vers la bas (dans l'orientation du dispositif représentée sur les figures), fermant ainsi le clapet d'entrée 1 1 , comme représenté sur la figure 2. Ainsi, l'élément de clapet d'entrée 10 est déplacé par la pression du produit contenu dans la chambre de pompe en comprimant le ressort 20. En fin de course d'actionnement de la pompe, représentée sur la figures 3, le clapet de sortie 12 va s'ouvrir lorsque l'élément de clapet de sortie 39, 35 arrive au niveau des moyens de passage 40 du corps de pompe, ce qui libère brusquement la pression de la chambre de pompe, le ressort 20 ramenant ainsi l'élément de clapet d'entrée 10 vers sa position de départ en expulsant le produit contenu dans la chambre de pompe. La fiabilité de la pompe selon l'invention est améliorée du fait que le clapet de sortie 12 ne risque pas de s'ouvrir avant la fin de la course d'actionnement de la pompe. Ceci permet aussi de simplifier l'amorçage de la pompe, l'air contenu dans la chambre de pompe avant le premier
actionnement de la pompe pouvant s'échapper de la chambre de pompe lors dudit premier actionnement par le même chemin que l'expulsion de dose lors des actionnements suivants.
Avantageusement, comme visible sur les figures 1 à 4, l'élément de clapet d'entrée 10 coopère avec l'élément de clapet de sortie 39, 35 en fin d'expulsion de dose et pendant toute la course de retour de la pompe vers sa position de repos, en appuyant ledit élément de clapet de sortie 39, 35 contre ledit corps de pompe. Cet « effet coin » renforce l'étanchéité dudit élément de clapet de sortie 39, 35 à la fois en position de repos et pendant toute la course de retour, pendant laquelle se produit le remplissage de la chambre de pompe.
En référence aux figures 1 à 4, il est représenté un premier mode de réalisation avantageux de l'invention. Dans ce mode de réalisation, l'élément de clapet de sortie est formé par le piston 1 . Dans cette variante, c'est la lèvre inférieure 39 du piston 1 (dans l'orientation du dispositif des figures) qui forme ledit l'élément de clapet de sortie. La lèvre supérieure 38 assure alors l'étanchéité du piston après ouverture du clapet de sortie 12. Dans cette variante, un passage latéral 37 est formé dans le piston 1 , disposé entre les lèvres supérieure 38 et inférieure 39 du piston 1 . La fabrication et l'assemblage sont simplifiés dans ce mode de réalisation. Les moyens de passages 40, visibles notamment sur la figure 4a, sont avantageusement formés par une ou plusieurs rainures 41 formées dans la partie du corps de pompe 300 située à proximité immédiate d'un épaulement radial 4 du corps de pompe. Cette rainure périphérique 41 (ou cette pluralité de rainures réparties sur la périphérie du corps de pompe) forme donc une zone du corps de pompe ayant un diamètre interne supérieur. Ainsi, lorsque le piston 1 arrive dans cette zone, il ne coopère plus de manière étanche avec le corps de pompe, ouvrant ainsi un passage de fluide et par là le clapet de sortie 12. De manière additionnelle, les moyens de passages 40 peuvent aussi comporter une ou plusieurs rainures et/ou nervures 42 formées axialement dans ledit épaulement 4. D'autres mises en œuvre sont aussi possibles, comme cela sera notamment décrit en référence à la figure 8.
La lèvre inférieure 39 du piston 1 peut comporter une projection axiale vers le bas 391 (dans la position des figures 1 a et 4a), décalée radialement vers l'intérieur par rapport à la zone de contact étanche 392 de ladite lèvre inférieure 39 avec le corps de pompe 3. Cette projection 391 permet d'éviter un contact entre ladite zone de contact 392 et l'épaulement radial 4 en fin de chaque actionnement, qui risquerait d'abimer ladite zone de contact 392 et donc de diminuer les performances de la pompe en termes d'étanchéité.
Pendant la phase d'actionnement, la pression du produit dans la chambre de pompe renforce l'étanchéité entre l'élément de clapet de sortie 39, formé ici par la lèvre d'étanchéité inférieure du piston 1 , et le corps de pompe 3. Ce n'est que lorsque cette lèvre d'étanchéité inférieure 39 atteint l'épaulement 4 du corps de pompe, à la fin de la course d'actionnement de la pompe, que le produit fluide contenu dans la chambre de pompe peut passer à travers lesdits moyens de passage 40 pour contourner ladite lèvre d'étanchéité inférieure 39.
Les figures 5 et 6 illustrent une variante de réalisation avantageuse, dans laquelle la position de fin d'actionnement du piston 1 n'est pas définie par un contact entre la lèvre d'étanchéité inférieure 39 et l'épaulement 4, mais par un contact mécanique entre le piston et une projection axiale 310 du corps de pompe. De préférence, cette projection axiale 310 est réalisée au niveau dudit épaulement 4 et coopère avec le piston 1 à proximité immédiate de ladite lèvre inférieure 39. Ceci permet de préserver l'étanchéité de ladite lèvre inférieure 39, en évitant que celle-ci ne bute à chaque actionnement sur ledit épaulement 4.
En référence à la figure 7, il est représenté un autre mode de réalisation avantageux de l'invention. Ici, l'élément de clapet de sortie de sortie 35 et le piston 1 sont réalisés de manière séparée. L'élément de clapet de sortie 35 est disposé en dessous de la tige d'actionnement 2 (dans l'orientation du dispositif représenté sur la figure 7), à l'intérieur de la chambre de pompe. Du fluide peut s'écouler entre ledit élément de clapet de sortie 35 et ladite tige de piston 2 lors de l'expulsion du produit, à travers un passage de fluide formé entre la tige de piston et l'élément de clapet de
sortie. L'élément de clapet de sortie 35 peut être fixé à ladite tige de piston, ou simplement s'emboiter dans celle-ci. L'élément de clapet de sortie 35 comporte un bord d'extrémité 31 qui coulisse dans le corps de pompe de manière étanche pendant la course d'actionnement de la pompe, empêchant le produit fluide contenu dans la chambre de pompe de passer vers ladite tige d'actionnement 2. Pendant la phase d'actionnement, la pression du produit dans la chambre de pompe renforce l'étanchéité entre l'élément de clapet de sortie 35 et le corps de pompe 3. Ce n'est que lorsque le bord d'extrémité 31 atteint l'épaulement 4 du corps de pompe, à la fin de la course d'actionnement de la pompe, que le produit fluide contenu dans la chambre de pompe peut passer à travers lesdits moyens de passage 40 pour contourner ledit bord d'extrémité 31 de l'élément de clapet de sortie 35. Cette construction du clapet de sortie 12 n'implique aucune exigence de haute précision sur les dimensions, la coopération entre l'élément de clapet de sortie 35 et l'épaulement 4 du corps de pompe étant mécaniquement réalisée en fin de course d'actionnement de la pompe.
Avantageusement, la tige d'actionnement 2 peut comporter un épaulement externe 29 pour faire la butée définissant la position de fin d'actionnement à l'extérieur de la pompe. Ceci permet notamment de préserver le bord d'extrémité 31 de l'élément de clapet de sortie 35, qui dans cette variante ne forme plus ladite butée, afin d'améliorer l'étanchéité du clapet de sortie 12 pour tous les actionnements successifs de la pompe. Cette variante pourrait aussi s'appliquer aux variantes où l'élément de clapet de sortie 39 est formé par le piston 1 , pour préserver la lèvre d'étanchéité du piston.
La figure 8 représente un autre mode de réalisation avantageux de la présente invention, dans lequel les moyens de passage 40 sont formés par une virole 50, qui est l'élément de la pompe qui définit la position de repos du piston 1 . Dans cette variante, la virole 50 comporte un manchon axial creux 51 qui s'étend dans le corps de pompe 3, et à l'intérieur duquel ledit piston 1 coulisse de manière étanche. En fin d'actionnement, la lèvre inférieure 39 dudit piston 1 va dépasser le bord d'extrémité axiale inférieur dudit manchon
51 (dans la position de la figure 8), pour ainsi ne plus coopérer de manière étanche avec lui, et ainsi ouvrir le clapet de sortie 12. En effet, le corps de pompe 3 a un diamètre interne supérieur au diamètre interne dudit manchon axial creux 51 , et le piston 1 qui est étanche lorsqu'il coulisse dans ledit manchon 51 ne l'est plus lorsqu'il coopère directement avec ledit corps de pompe 3, en fin de course d'actionnement.
La figure 9 montre une autre variante de réalisation, dans laquelle la position de fin d'actionnement de la pompe est définie par une projection axiale centrale 150 du piston 1 , qui va coopérer mécaniquement avec le corps de pompe 3 pour définir la position de fin d'actionnement. Ceci permet aussi de préserver l'intégrité de la lèvre d'étanchéité du piston.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés sur les dessins, et la portée de l'invention est au contraire définie par les revendications annexées.