WO2019106319A1 - Tête de distribution de produit fluide - Google Patents

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WO2019106319A1
WO2019106319A1 PCT/FR2018/053068 FR2018053068W WO2019106319A1 WO 2019106319 A1 WO2019106319 A1 WO 2019106319A1 FR 2018053068 W FR2018053068 W FR 2018053068W WO 2019106319 A1 WO2019106319 A1 WO 2019106319A1
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WO
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holes
dispensing head
head according
axes
fluid
Prior art date
Application number
PCT/FR2018/053068
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English (en)
Inventor
stéphane Beranger
Frédéric Duquet
Original Assignee
Aptar France Sas
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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
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/26—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D83/00—Containers or packages with special means for dispensing contents
    • B65D83/14—Containers or packages with special means for dispensing contents for delivery of liquid or semi-liquid contents by internal gaseous pressure, i.e. aerosol containers comprising propellant for a product delivered by a propellant

Definitions

  • the present invention relates to a fluid dispensing head intended to be associated with a dispensing member such as a pump or a valve.
  • the dispensing head may be integrated with, or mounted on, the dispenser member.
  • the dispensing head may comprise a bearing surface so as to constitute a pusher on which the user presses to actuate the dispensing member.
  • the dispensing head may be devoid of bearing surface. This kind of fluid dispensing head is frequently used in the fields of perfumery, cosmetics or pharmacy.
  • a conventional dispensing head for example of the push-type, comprises:
  • a support surface on which a user can press with a finger for example the index
  • a dispensing member such as a pump or a valve
  • an axial mounting housing in which a pin extends, defining a side wall and a front wall, and
  • a bucket-shaped nozzle comprising a substantially cylindrical wall, one end of which is closed by a spray wall forming a spray orifice, the nozzle being mounted along an axis X in the axial mounting housing with its cylindrical wall engaged around the spindle and its spray wall in axial abutment against the front wall of the spindle.
  • the inlet well is connected to the axial mounting housing by a single supply conduit.
  • a swirl system at the nozzle spray wall.
  • a swirl system conventionally includes a plurality of tangential swirl channels that open into a swirl chamber centered on the spray orifice of the nozzle. The swirl system is disposed upstream of the spray orifice.
  • a nozzle comprising a spray wall pierced with several spray holes of substantially identical or perfectly identical diameter, of the order of 1 to 100 miti, with a tolerance of 20% .
  • Such a spray wall would generate a spray whose droplet size is relatively homogeneous.
  • the holes are arranged in concentric circles, with an inclination of the order of 10 to 60 degrees and a tangential orientation, so as to create a swirling spray around the central axis.
  • the spray wall is flat and the holes are parallel.
  • the wall is curved and the holes are divergent.
  • the holes generate jets of fine droplets, each of which follows a clean trajectory until the dispersion of the droplets in the cloud.
  • the present invention provides a fluid dispensing head comprising a spray wall defining a central axis and pierced with holes through which the fluid under pressure passes to form jets of fluid, the holes extend along axes corresponding to the trajectory of the jets of fluid product, at least some of the axes being intersecting, so that the jets of fluid product, which extend along these intersecting axes, meet at the level of at least one point of collision.
  • the dispersion of the fluid product also results from the collision of the jets, which can be formed by trains of droplets already thin or very thin. The impact of the droplets between them will divide them into even finer droplets.
  • the holes may be 10 to 500 and have a diameter of the order of 1 to 100 miti, preferably of the order of 5 to 30 miti, and preferably of the order of 5 to 20 pm. The more holes there are, the smaller the diameter, and vice versa. The cumulative section of all holes must be less than 100,000 pm 2 .
  • the spray wall defines a normal at each hole, the axes of the holes being merged with their respective normal.
  • each hole is perpendicular to the plane of the wall that surrounds it directly.
  • each hole is defined at the outer face of the spray wall, by an annular edge, advantageously circular, which is in a plane: the axis of the hole being orthogonal to this plane.
  • the spray wall may be profiled, so that it is not completely flat. There may therefore be one or more flat area (s), but there is also one or more non-planar area (s), for example concave or convex, or conical.
  • the holes may be aligned radially, at least in pairs (of holes), so that the jets from the radially aligned holes meet at a point of collision P.
  • the axes of these pairs of holes are inscribed in the orthogonal plane passing through the central axis and their respective normals.
  • the holes may be arranged along concentric circles, which are respectively located at concave and convex zones, convex and plane zones or a single concave zone.
  • a circle can be located at a level concave zone and the other circle at a flat area, where one circle may be located at a concave zone and the other circle at a convex zone, or both circles may be located in a single concave area.
  • Other arrangements are still possible.
  • the holes may be oriented such that the collision points together form a ring or a focal point. All holes may converge to one and the same collision focal point, or distinct collision points from converging hole pairs may together form a focal ring.
  • the holes may have different diameters.
  • the holes closest to the central axis may for example have a diameter which is smaller than the holes located furthest from the central axis. Indeed, it has been found that the droplets from the collision deviate on the side where the jet has a lower speed. And the larger the diameter of the holes, the lower the droplet velocity. It is therefore wise to position the larger diameter holes on the outside, farthest from the central axis, when trying to open the angle of the spray. The opposite is also possible, especially when a restricted spray angle is sought.
  • the holes are arranged along concentric circles, namely a small inner circle and a large outer circle, all the holes of the inner small circle having the same diameter and all the holes of the large outer circle having the same diameter, the holes of the small inner circle having a diameter smaller than the holes of the large outer circle.
  • the dispensing head comprises:
  • a nozzle comprising a sleeve engaged in the mounting housing, the spray wall being secured to the sleeve.
  • the head can be in the form of a conventional pusher with an upper bearing surface, on which a user can press with a finger, for example the index finger.
  • the axial housing then opens laterally.
  • the nozzle may be force-fitted and / or snapped and / or harpooned into the axial housing.
  • the invention also defines a method of manufacturing a spray wall as defined above, comprising:
  • the spirit of the invention lies in the fact of making a plurality of jet collisions with a piercing wall pierced with 10 to 500 holes of 1 to 100 ⁇ m.
  • a radial arrangement of the holes, in particular in concentric circles, is particularly advantageous. Obtaining a single focal point is preferred because the probability of collision is optimized.
  • FIG. 1 is a perspective view of a pump equipped with a dispensing head according to the invention
  • FIG. 2 is a greatly enlarged sectional view of the nozzle of the dispensing head of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a front view of the nozzle of FIG. 2
  • FIGS. 4 and 5 are views similar to those of FIGS. 2 and 3 for a second embodiment of a nozzle of the invention
  • Figures 6 and 7 are views similar to those of Figures 2 and 3 for a third embodiment of a nozzle of the invention.
  • the dispensing head T is mounted on a dispensing member D, such as a pump or a valve, which has a design quite conventional in the fields of perfumery or pharmacy.
  • This dispensing member D is actuated by the user by pressing axially with a finger, generally the index, on the head T.
  • the dispensing member D is mounted on a fluid reservoir by means of a fixing ring F: this thus constitutes a fluid dispenser, which is entirely manual, without energy input, especially electrical.
  • the normal pressure generated by this axial support on the fluid product inside the pump P and the head T is of the order of 5 to 6 bar, and preferably of 5.5 at 6 bars. Peaks at 7 to 8 bar are possible, but it is then in abnormal conditions of use. Conversely, at the approach of 2.5 bar, the spray is deteriorated, between 2.5 and 2.2 bar, the spray is strongly altered, and below 2 bar, there is no more spray.
  • the initial pressure generated by the propellant gas is of the order of 12 to 13 bar and then drops, as the aerosol empties, until about 6 bars.
  • An initial pressure of 10 bars is common in the field of perfumery and cosmetics.
  • the pressure of the fluid product at the nozzle is of the order of 1 bar, that is to say the atmospheric pressure, or slightly less . Because of the pressure value used and the energy used, these ultrasonic vibration sprayers are outside the scope of the invention. Referring to Figures 1 to 3 to describe in detail the component parts and their mutual arrangement, a dispensing head T made according to the invention.
  • the dispensing head T comprises two essential components, namely a head body T1 and a nozzle G.
  • the head body T1 is preferably made in one-piece fashion: it can, however, be made from several parts assembled together. other.
  • the nozzle G may be made monobloc mono-material, but preferably, it is made by overmoulding, as will be seen below
  • the head body T1 comprises a connecting sleeve which is mounted on the free end of an actuating rod of the dispensing member D.
  • the head body T1 also comprises a lateral mounting housing T2 in which the nozzle G is engaged.
  • the head body T1 also defines an upper support surface T3 on which a user can press with the aid of a finger.
  • the dispensing head T is here in the form of a conventional pusher in the fields of perfumery, cosmetics or pharmacy.
  • the nozzle G has a substantially cylindrical overall configuration in the form of a small sleeve 2 which is closed off by a spray wall 1 at which several holes or spray orifices 01, 02 are formed. More specifically, the sleeve 2 is substantially cylindrical overall shape, preferably with axial symmetry of revolution about an axis X, as shown in Figures 2 and 3. The sleeve 2 is preferably overmolded on the spray wall 1.
  • the nozzle G normally does not need to be angularly oriented before its presentation in front of the inlet of the axial mounting housing T2.
  • the sleeve 2 forms an external mounting wall 21 which is advantageously provided with hooking reliefs adapted to cooperate with the mounting housing T2.
  • the spray wall 1 may be a single-piece mono-material part, an assembly of several parts or a product multilayer, for example laminated. It can be made of metal, for example stainless steel. More generally, any material that can be pierced with small holes or holes is usable.
  • the thickness of the spray wall 1 at the level where the holes 01, 02 are formed is of the order of 10 to 100 ⁇ m and preferably of the order of 50 ⁇ m.
  • the number of holes 01, 02 can vary from 10 to 500.
  • the diameter of the spray wall 1 at the level where the holes are formed is of the order of 0.5 to 5 mm. In principle, the spray wall 1 has a constant thickness, but it is not entirely flat.
  • the holes 01, 02 have a diameter of the order of 1 to 100 ⁇ m, advantageously of the order of 5 to 30 ⁇ m, and preferably of the order of 5 to 20 ⁇ m.
  • the spray wall 1 comprises an outer annular peripheral zone 11, the outer portion of which is embedded in the sleeve 2.
  • This peripheral zone 11 is also pierced with a first series of holes 02 which are arranged in a circle C2 around the axis X.
  • These holes 02 have an orientation which extends along axes Y2 which are perpendicular to the peripheral area 11.
  • the peripheral area 11 defines at the level of each hole 02 a normal N which is perpendicular to the plane of the peripheral range 11.
  • the axes Y2 of the holes 02 are coincident with their respective normals.
  • the axes Y2 are therefore all parallel to each other, and in addition parallel to the axis X.
  • the distance between the axes Y2 and the axis X is identical, since the axes Y2 extend in a circle around the axis X.
  • the spray wall 1 also comprises a convex zone 13 which is centered on the axis X.
  • the convex zone is convex from the outside.
  • This curved zone 13 can define a curvature corresponding to that of a circle, the center of which is positioned on the axis X.
  • This curved zone 13 is pierced with a second series of holes 01, which are also arranged in a circle C1 around the X axis. Therefore, the holes O1 are arranged concentrically inside the holes O2.
  • the holes O1 extend along axes Y1, which are also coincident with their respective normals N. can thus say that the holes 01 are also made of perpendicularly to the spray wall 1. It can be seen in FIG.
  • the holes 01 and 02 are arranged in pairs aligned along a a radius starting from the central axis X. This ensures that the axes Y1 and Y2 are inscribed in an orthogonal plane passing through the X axis and the two normal N of the pair of aligned holes 01 and 02. This orthogonal plane is the of the sheet for FIG. 2.
  • the holes 01 and 02 may have an identical diameter.
  • the diameter of the holes 01 of the small circle C1 is smaller than that of the holes 02 of the large circle C2.
  • the spray wall T also comprises a peripheral zone 11 which is embedded in the sleeve 2.
  • the wall T comprises an annular depression 12 'which extends towards the inside of the sleeve 2.
  • the wall T forms a central boss 13 'centered on the axis X.
  • the holes OT and 02' are arranged in the two opposite sides of the annular depression 12 ', so that the axes Y1 and Y2 are convergent , so as to intersect at points of collision P.
  • FIGS. 6 and 7 show a third embodiment for a spray wall 1 "comprising a peripheral zone 11 and a concave curved zone 13" centered on the axis X. If the curved zone 13 of FIG. to be described as convex, the zone 13 "can be described as concave. This concave zone 13 "is pierced with two sets of holes 01" and
  • the spray walls of the three embodiments which have just been described can be produced according to a manufacturing method in which first parallel perpendicular holes are drilled in a flat strip. Only the diameter of the holes can vary. Then, this perforated flat strip is stamped for the profiling so as to bring the axes Y1, Y2 of the holes 01, 02 to intersect, in pairs as in the first two embodiments to form a ring R, or at the level of a single focal point Pf, as in the third embodiment.
  • the invention provides a multi-hole spray wall, the droplet dispersion comes on the one hand from the finesse of the micro-holes and on the other hand from the collision between the streams from these converging holes.
  • the total number of holes, the arrangement of the holes on the spray wall, the number of holes per circle, the orientation of the holes and the diameter of the holes are all parameters which influence the characteristics of the spray. These parameters must be set according to the fluid to be sprayed and the desired functions.

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Abstract

Tête de distribution de produit fluide comprenant une paroi de pulvérisation (1) définissant un axe central (X) et percée de trous (O1, O2) à travers lesquels le produit fluide sous pression passe de manière à former des jets de produit fluide, les trous (O1, O2) s'étendent selon des axes (Y1, Y2) correspondant à la trajectoire des jets de produit fluide, caractérisée en ce qu'au moins certains des axes (Y1, Y2) sont sécants, de sorte que les jets de produit fluide, qui s'étendent selon ces axes sécants (Y1, Y2), se rencontrent au niveau d'au moins un point de collision (P).

Description

Tête de distribution de produit fluide
La présente invention concerne une tête de distribution de produit fluide destinée à être associée à un organe de distribution tel qu’une pompe ou une valve. La tête de distribution peut être intégrée à, ou montée sur, l’organe de distribution. La tête de distribution peut comprendre une surface d’appui de manière à constituer un poussoir sur lequel l’utilisateur appuie pour actionner l’organe de distribution. En variante, la tête de distribution peut être dénuée de surface d’appui. Ce genre de tête de distribution de produit fluide est fréquemment utilisé dans les domaines de la parfumerie, de la cosmétique ou encore de la pharmacie.
Une tête de distribution classique, par exemple du type poussoir, comprend :
- une surface d’appui sur laquelle un utilisateur peut appuyer avec un doigt, par exemple l’index,
- un puits d’entrée destiné à être raccordé à une sortie d’un organe de distribution, tel qu’une pompe ou une valve,
- un logement de montage axial dans lequel s’étend une broche, définissant une paroi latérale et une paroi frontale, et
- un gicleur en forme de godet comprenant une paroi sensiblement cylindrique dont une extrémité est obturée par une paroi de pulvérisation formant un orifice de pulvérisation, le gicleur étant monté selon un axe X dans le logement de montage axial avec sa paroi cylindrique engagée autour de la broche et sa paroi de pulvérisation en butée axiale contre la paroi frontale de la broche.
En général, le puits d’entrée est relié au logement de montage axial par un conduit d’alimentation unique. D’autre part, il est commun de former un système de tourbillonnement au niveau de la paroi de pulvérisation du gicleur. Un système de tourbillonnement comprend conventionnellement plusieurs canaux tangentiels de tourbillonnement qui débouchent dans une chambre de tourbillonnement centrée sur l’orifice de pulvérisation du gicleur. Le système de tourbillonnement est disposé en amont de l’orifice de pulvérisation.
Dans le document EP1878507A2, il est décrit plusieurs modes de réalisation d’un gicleur comprenant une paroi de pulvérisation percée de plusieurs trous de pulvérisation de diamètre sensiblement ou parfaitement identique, de l’ordre de 1 à 100 miti, avec une tolérance de 20%. Une telle paroi de pulvérisation générerait un spray dont la taille des gouttelettes est relativement homogène. Dans un mode de réalisation de ce document, les trous sont disposés en cercles concentriques, avec une inclinaison de l’ordre de 10 à 60 degrés et une orientation tangentielle, de manière à créer un spray tourbillonnaire autour de l’axe central. Dans un autre mode de réalisation, la paroi de pulvérisation est plane et les trous sont parallèles. Dans un autre mode encore, la paroi est bombée et les trous sont divergents.
Dans le document EP1698399A1 , la paroi de pulvérisation est bombée, mais les trous ont été percés perpendiculairement au plan de la paroi avec une section constante, alors que la paroi était encore plane. La courbure de la paroi permet de faire diverger les trous, une fois la paroi bombée. Il n’est pas expliqué dans ce document de quelle manière, ni à quel moment, la paroi plane percée est bombée.
Dans ces deux documents, les trous génèrent des jets de fines gouttelettes qui suivent chacun une trajectoire propre jusqu’à la dispersion en nuage des gouttelettes.
La présente invention a pour but de définir une paroi de pulvérisation plane qui utilise un autre principe de dispersion des gouttelettes, qui ne résulte pas uniquement du passage du produit fluide à travers la paroi de pulvérisation.
Pour atteindre ce but, la présente invention propose une tête de distribution de produit fluide comprenant une paroi de pulvérisation définissant un axe central et percée de trous à travers lesquels le produit fluide sous pression passe de manière à former des jets de produit fluide, les trous s’étendent selon des axes correspondant à la trajectoire des jets de produit fluide, au moins certains des axes étant sécants, de sorte que les jets de produit fluide, qui s’étendent selon ces axes sécants, se rencontrent au niveau d’au moins un point de collision.
Ainsi, la dispersion du produit fluide résulte également de la collision des jets, qui peuvent être formés par des trains de gouttelettes déjà fines ou très fines. L’impact des gouttelettes entre elles va des diviser en gouttelettes encore plus fines.
A titre indicatif, les trous peuvent être au nombre de 10 à 500 et présenter un diamètre de l’ordre de 1 à 100 miti, avantageusement de l’ordre de 5 à 30 miti, et de préférence de l’ordre de 5 à 20 pm. Plus il y a de trous, plus leur diamètre doit être petit, et inversement. La section cumulée de tous les trous doit être inférieure à 100 000 pm2.
Avantageusement, la paroi de pulvérisation définit une normale au niveau de chaque trou, les axes des trous étant confondus avec leur normale respective. En d’autres termes, chaque trou est perpendiculaire au plan de la paroi qui l’entoure directement. Ou encore, chaque trou est défini, au niveau de face externe de la paroi de pulvérisation, par un bord annulaire, avantageusement circulaire, qui s’inscrit dans un plan : l’axe du trou étant orthogonal à ce plan.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la paroi de pulvérisation peut être profilée, de sorte qu’elle n’est pas plane en totalité. Il peut donc y avoir une ou plusieurs zone(s) plane(s), mais il y a également une ou plusieurs zone(s) non plane(s), par exemple concave ou convexe, ou encore conique.
Selon un autre aspect, les trous peuvent être alignés radialement, au moins par paire (de trous), de sorte que les jets issus des trous radialement alignés se rencontrent en un point de collision P. De préférence, les axes de ces paires de trous sont inscrits dans le plan orthogonal qui passe par l’axe central et leurs normales respectives.
Selon un mode de réalisation pratique, les trous peuvent être disposés le long de cercles concentriques, qui sont respectivement situés au niveau de zones concave et convexe, de zones convexe et plane ou d’une unique zone concave. En d’autres termes, un cercle peut être situé au niveau d’une zone concave et l’autre cercle au niveau d’une zone plane, ou, un cercle peut être situé au niveau d’une zone concave et l’autre cercle au niveau d’une zone convexe, ou encore, les deux cercles peuvent être situés dans une zone unique concave. D’autres dispositions sont encore envisageables.
Les trous peuvent être orientés de telle sorte que les points de collision forment ensemble un anneau ou un point focal. Tous les trous peuvent converger vers un seul et même point focal de collision, ou encore, des points de collision distincts issus de paires de trous convergents peuvent former ensemble un anneau focal.
Avantageusement, les trous peuvent présenter des diamètres différents. Les trous situés les plus près de l’axe central peuvent par exemple présenter un diamètre qui est inférieur aux trous situés les plus loin de l’axe central. En effet, il a été constaté que les gouttelettes issues de la collision dévient du coté ou le jet présente une vitesse moindre. Et plus le diamètre des trous est grand, plus la vitesse des gouttelettes est réduite. Il est donc judicieux de positionner les trous de plus gros diamètre sur l’extérieur, le plus loin de l’axe central, lorsque l’on cherche à ouvrir l’angle du spray. L’inverse est également envisageable, notamment lorsqu’un angle de spray restreint est recherché.
Selon un mode de réalisation préféré, les trous sont disposés le long de cercles concentriques, à savoir un petit cercle intérieur et un grand cercle extérieur, tous les trous du petit cercle intérieur ayant le même diamètre et tous les trous du grand cercle extérieur ayant le même diamètre, les trous du petit cercle intérieur présentant un diamètre inférieur aux trous du grand cercle extérieur. On obtient ainsi un spray ouvert avec des points de collision disposés en anneau. Les gouttelettes issues des collisions vont majoritairement être projetées vers l’extérieur par rapport à l’axe central.
Selon une forme de réalisation pratique qui est conventionnelle dans les domaines de la parfumerie, de la cosmétique et parfois de la pharmacie, la tête de distribution comprend:
- un logement de montage, - un gicleur comprenant un manchon engagé dans le logement de montage, la paroi de pulvérisation étant solidaire du manchon.
La tête peut se présenter sous la forme d’un poussoir classique avec une surface supérieur d’appui, sur laquelle un utilisateur peut appuyer avec un doigt, par exemple l’index. Le logement axial débouche alors latéralement. Le gicleur peut être emmanché en force et/ou être encliqueté et/ou harponné dans le logement axial.
L’invention définit également un procédé de fabrication d’une paroi de pulvérisation telle que définie ci-dessus, comprenant de :
- percer une bande plane de trous perpendiculaires parallèles,
- emboutir cette bande plane percée pour la profiler de manière à amener les axes des trous (01 , 02) à se croiser.
Avec des trous disposés en cercles concentriques, il suffira de former dans la bande un angle inférieur à 180 degrés pour faire pivoter les axes des trous d’un cercle vers les axes des trous de l’autre cercle pour qu’ils se coupent. Plus l’angle est petit, plus les points de collision sont proches des trous. Une distance axiale de l’ordre de 1 à 5 mm donne de bons résultats.
L’esprit de l’invention réside dans le fait de réaliser une pluralité de collisions de jets avec une paroi de pulvérisation percée de 10 à 500 trous de 1 à 100 pm. Une disposition radiale des trous, notamment en cercles concentriques, est particulièrement avantageuse. L’obtention d’un point focal unique est privilégiée, car on optimise la probabilité de collision.
L’invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints, donnant à titre d’exemples non limitatifs, plusieurs modes de réalisation de l’invention.
Sur les figures :
La figure 1 est une vue en perspective d’une pompe équipée d’une tête de distribution selon l’invention,
La figure 2 est une vue en coupe fortement agrandie du gicleur de la tête de distribution de la figure 1 ,
La figure 3 est une vue de face du gicleur de la figure 2, Les figures 4 et 5 sont des vues similaires à celles des figures 2 et 3 pour un deuxième mode de réalisation d’un gicleur de l’invention, et
Les figures 6 et 7 sont des vues similaires à celles des figures 2 et 3 pour un troisième mode de réalisation d’un gicleur de l’invention.
Sur la figure 1 , la tête de distribution T est montée sur un organe de distribution D, tel qu’une pompe ou une valve, qui présente une conception tout à fait conventionnelle dans les domaines de la parfumerie ou de la pharmacie. Cet organe de distribution D est actionné par l’utilisateur en appuyant axialement avec un doigt, en général l’index, sur la tête T.
L’organe de distribution D est monté sur un réservoir de produit fluide au moyen d’une bague de fixation F : cela constitue ainsi un distributeur de produit fluide, qui est entièrement manuel, sans apport d’énergie, notamment électrique.
Dans le cas d’une pompe, la pression normale générée par cet appui axial sur le produit fluide à l’intérieur de la pompe P et de la tête T est de l’ordre de 5 à 6 bars, et préférentiellement de 5,5 à 6 bars. Des pics à 7 à 8 bars sont toutefois possibles, mais on est alors dans des conditions anormales d’utilisation. A l’inverse, à l’approche de 2,5 bars, le spray s’altère, entre 2,5 et 2,2 bars, le spray est fortement altéré, et en-dessous de 2 bars, il n’y a plus de spray.
Dans le cas d’un aérosol équipé d’une valve, la pression initiale générée par le gaz propulseur est de l’ordre de 12 à 13 bars et chute ensuite, au fur et à mesure que l’aérosol se vide, jusqu’à environ 6 bars. Une pression initiale de 10 bars est courante dans le domaine de la parfumerie et de la cosmétique.
En comparaison, dans le domaine technique des pulvérisateurs à vibration ultrasonique (notamment piézoélectrique), la pression du produit fluide au niveau de la buse est de l’ordre de 1 bar, c’est-à-dire la pression atmosphérique, voire légèrement moins. De par la valeur de pression mise en œuvre et l’énergie utilisée, ces pulvérisateurs à vibration ultrasonique se situent hors du domaine de l’invention. On se référera aux figures 1 à 3 pour décrire en détail les pièces constitutives, ainsi que leur agencement mutuel, d’une tête de distribution T réalisée selon l’invention.
La tête de distribution T comprend deux éléments constitutifs essentiels, à savoir un corps de tête T1 et un gicleur G. Le corps de tête T1 est de préférence réalisé de manière monobloc : il peut cependant être réalisé à partir de plusieurs pièces assemblées les unes aux autres. Le gicleur G peut être réalisé de manière monobloc mono-matière, mais de préférence, il est réalisé par surmoulage, comme on le verra ci-après
Le corps de tête T1 comprend un manchon de raccordement qui est monté sur l’extrémité libre d’une tige d’actionnement de l’organe de distribution D. Le corps de tête T1 comprend également un logement de montage latéral T2 dans lequel le gicleur G est engagé. Le corps de tête T1 définit aussi une surface supérieure d’appui T3 sur laquelle un utilisateur peut appuyer à l’aide d’un doigt.
La tête de distribution T se présente ici sous la forme d’un poussoir classique dans les domaines de la parfumerie, de la cosmétique ou de la pharmacie.
Le gicleur G présente une configuration globale sensiblement cylindrique sous la forme d’un petit manchon 2 qui est qui obturé par une paroi de pulvérisation 1 au niveau de laquelle sont formés plusieurs trous ou orifices de pulvérisation 01 , 02. Plus précisément, le manchon 2 est de forme globale sensiblement cylindrique, de préférence avec une symétrie axiale de révolution autour d’un axe X, comme présenté sur les figures 2 et 3. Le manchon 2 est de préférence surmoulé sur la paroi de pulvérisation 1.
Le gicleur G n’a normalement pas besoin d’être orienté angulairement avant sa présentation devant l’entrée du logement de montage axial T2. Le manchon 2 forme une paroi externe de montage 21 qui est avantageusement pourvue de reliefs d’accrochage aptes à coopérer avec le logement de montage T2.
La paroi de pulvérisation 1 peut être une pièce monobloc mono- matière, un assemblage de plusieurs pièces ou encore un produit multicouche, par exemple laminé. Elle peut être réalisée en métal, par exemple en acier inoxydable. Plus généralement, n’importe quel matériau susceptible d’être percé de petits trous ou orifices est utilisable. L’épaisseur de la paroi de pulvérisation 1 , au niveau où sont formés les trous 01 , 02, est de l’ordre de 10 à 100 pm et de préférence de l’ordre de 50 pm. Le nombre de trous 01 , 02 peut varier de 10 à 500. Le diamètre de la paroi de pulvérisation 1 , au niveau où sont formés les trous, est de l’ordre de 0,5 à 5 mm. En principe, la paroi de pulvérisation 1 a une épaisseur constante, mais elle n’est pas entièrement plane. Les trous 01 , 02 présentent un diamètre de l’ordre de 1 à 100 pm, avantageusement de l’ordre de 5 à 30 pm, et de préférence de l’ordre de 5 à 20 pm.
Sur la figure 2, on peut voir que la paroi de pulvérisation 1 comprend une plage périphérique annulaire extérieure 11 dont la partie externe est noyée dans le manchon 2. Cette plage périphérique 11 est également percée d’une première série de trous 02 qui sont disposés selon un cercle C2 autour de l’axe X. Ces trous 02 présentent une orientation qui s’étend le long d’axes Y2 qui sont perpendiculaires à la plage périphérique 11. On peut également dire que la plage périphérique 11 définit au niveau de chaque trou 02 une normale N qui est perpendiculaire au plan de la plage périphérique 11. Les axes Y2 des trous 02 sont confondus avec leurs normales respectives. Les axes Y2 sont donc tous parallèles entre eux, et en plus parallèles à l’axe X. La distance entre les axes Y2 et l’axe X est identique, étant donné que les axes Y2 s’étendent en cercle autour de l’axe X.
La paroi de pulvérisation 1 comprend également une zone bombée 13 qui est centrée sur l’axe X. La zone bombée est convexe de l’extérieur. Cette zone bombée 13 peut définir une courbure correspondant à celle d’un cercle, dont le centre est positionné sur l’axe X. Cette zone bombée 13 est percée d’une seconde série de trous 01 , qui sont également disposés selon un cercle C1 autour de l’axe X. Par conséquent, les trous 01 sont disposés de manière concentrique à l’intérieur des trous 02. Les trous 01 s’étendent le long d’axes Y1 , qui sont également confondus avec leurs normales respectives N. On peut ainsi dire que les trous 01 sont aussi réalisés de manière perpendiculaire à la paroi de pulvérisation 1. On peut voir sur la figure 2 que l’axe Y1 s’étend de manière divergente par rapport à l’axe X, de sorte que les axes Y1 et Y2 se coupent au niveau d’un point de collision P. Afin de garantir que le jet de produit fluide issu d’un trou 01 rencontre le jet de produit fluide issu d’un trou 02, les trous 01 et 02 sont disposés de manière alignée par paire le long d’un rayon partant de l’axe central X. On garantit ainsi que les axes Y1 et Y2 sont inscrits dans un plan orthogonal passant par l’axe X et les deux normales N de la paire de trous alignés 01 et 02. Ce plan orthogonal est celui de la feuille pour la figure 2. Ainsi, avec une paroi de pulvérisation 1 percée de deux cercles concentriques C1 et C2 de
24 trous chacun, on obtient 24 points de collision P, qui forment tous ensemble un anneau R dont le diamètre est identique à celui du cercle C2 des trous 02. La distance entre l’anneau R et la plage périphérique 11 dépend de l’orientation plus ou moins prononcée des axes Y1 et de l’écartement entre les trous 01 et 02.
Dans ce mode de réalisation, les trous 01 et 02 peuvent avoir un diamètre identique. En variante, le diamètre des trous 01 du petit cercle C1 est plus petit que celui des trous 02 du grand cercle C2.
En se référant aux figures 4 et 5, on voit un deuxième mode de réalisation pour une paroi de pulvérisation 1’ percée de trous concentriques
01’ et 02’ centrés sur l’axe central X. Tout comme dans le premier mode de réalisation, les trous OT et 02’ s’étendent selon des axes Y1 , respectivement Y2, qui sont confondus avec leurs normales N respectives. Comme on peut le voir sur la figure 4, la paroi de pulvérisation T comprend également une plage périphérique 11 qui est noyée dans le manchon 2. La paroi T comprend une dépression annulaire 12’ qui s’étend vers l’intérieur du manchon 2. Au centre, la paroi T forme un bossage central 13’ centré sur l’axe X. Les trous OT et 02’ sont disposés dans les deux flancs opposés de la dépression annulaire 12’, de telle sorte que les axes Y1 et Y2 sont convergents, de manière à se croiser au niveau de points de collision P. Là encore, les trous OT et 02’ sont alignés radialement par paire. Les trous OT peuvent présenter un diamètre supérieur aux trous 02’. Sur les figures 6 et 7, on voit un troisième mode de réalisation pour une paroi de pulvérisation 1” comprenant une plage périphérique 11 et une zone bombée concave 13” centrée sur l’axe X. Si la zone bombée 13 de la figure 2 peut être qualifiée de convexe, la zone 13” peut être qualifiée de concave. Cette zone concave 13” est percée de deux séries de trous 01” et
02”, toujours disposés en cercles concentriques C1 et C2. Du fait de la concavité de la zone 13”, les axes Y1 et Y2 des trous 01’ et 02’ sont convergents vers l’axe X et se rencontrent tous au niveau d’un point de collision focal Pf, lui-même situé sur l’axe X. Les trous 01” présentent un diamètre inférieur au trous 02”. Bien que les trous 01” et 02” peuvent être alignés radialement par paire, comme c’est déjà le cas dans les deux modes de réalisation précédents, cet alignement n’est pas obligatoire ici, étant donné que tous les axes Y1 et Y2 convergent vers un seul et même point focal de collision Pf. L’avantage de ce mode de réalisation réside dans le fait qu’un jet issu d’un trou quelconque a une très grande probabilité de rencontrer un autre jet issu d’un autre trou, étant donné qu’il y a 48 jets qui sont tous orientés sur même point Pf. Ce mode de réalisation peut donc être considéré comme un mode préféré.
Les parois de pulvérisation des trois modes de réalisation qui viennent d’être décrits peuvent être réalisées selon un procédé de fabrication dans lequel on commence par percer dans une bande plane des trous perpendiculaires parallèles. Seul le diamètre des trous peut varier. Ensuite, on emboutit cette bande plane percée pour la profiler de manière à amener les axes Y1 , Y2 des trous 01 , 02 à se croiser, par paire comme dans les deux premiers modes de réalisation pour former un anneau R, ou au niveau d’un point focal unique Pf, comme dans le troisième mode de réalisation.
En variante, il est également possible de percer des trous avec une inclinaison initiale dans une bande plane, ou au contraire des trous parallèles dans une bande coudée ou bombée.
Quel que soit le procédé de fabrication utilisé, on obtient grâce à l’invention une paroi de pulvérisation à micro-trous multiples, dont la dispersion des gouttelettes provient d’une part de la finesse des micro-trous et d’autre part de la collision entre les jets issus de ces trous convergents.
Le nombre total de trous, la disposition des trous sur la paroi de pulvérisation, le nombre de trous par cercle, l’orientation des trous et le diamètre des trous sont autant de paramètres qui influent sur les caractéristiques du spray. Ces paramètres doivent être fixés en fonction du produit fluide à pulvériser et des fonctions recherchées.

Claims

Revendications
T- Tête de distribution de produit fluide (T) comprenant une paroi de pulvérisation (1 ; T, 1”) définissant un axe central (X) et percée de trous (01 , 02 ; OT, 02’ ; 01”, 02”) à travers lesquels le produit fluide sous pression passe de manière à former des jets de produit fluide, les trous (01 , 02 ; 01’, 02’ ; 01”, 02”) s’étendent selon des axes (Y1 , Y2) correspondant à la trajectoire des jets de produit fluide,
caractérisée en ce qu’au moins certains des axes (Y1 , Y2) sont sécants, de sorte que les jets de produit fluide, qui s’étendent selon ces axes sécants (Y1 , Y2), se rencontrent au niveau d’au moins un point de collision (P ; Pf).
2.- Tête de distribution selon la revendication 1 , dans laquelle la paroi de pulvérisation (1 ; T, 1”) définit une normale (N) au niveau de chaque trou (01 , 02 ; 01’, 02’ ; 01”, 02”), les axes (Y1 , Y2) des trous (01 , 02 ; OT, 02’ ; 01”, 02”) étant confondus avec leur normale (N) respective.
3.- Tête de distribution selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la paroi de pulvérisation () est profilée, de sorte qu’elle n’est pas plane en totalité.
4.- Tête de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les trous (01 , 02 ; OT, 02’ ; 01”, 02”) sont alignés radialement, au moins par paire de trous, de sorte que les jets issus des trous radialement alignés se rencontrent en un point de collision P.
5.- Tête de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les trous (01 , 02 ; OT, 02’ ; 01”, 02”) sont disposés le long de cercles concentriques (C1 , C2), qui sont respectivement situés au niveau de zones concave et convexe, de zones convexe et plane ou d’une unique zone concave.
6.- Tête de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les points de collision (P) forment ensemble un anneau (R) ou un point focal (Pf).
7.- Tête de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les trous (01 , 02 ; OT, 02’; 01”, 02”) présentent des diamètres différents.
8.- Tête de distribution selon la revendication 4, dans laquelle les trous (01”) situés les plus près de l’axe central (X) présentent un diamètre qui est inférieur aux trous (02”) situés les plus loin de l’axe central (X).
9.- Tête de distribution selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les trous (01 , 02 ; OT, 02’ ; 01”, 02”) sont disposés le long de cercles concentriques (C1 , C2), à savoir un petit cercle intérieur C1 et un grand cercle extérieur (C2), tous les trous (01 ; OT; 01”) du petit cercle intérieur (C1 ) ayant le même diamètre et tous les trous (02 ; 02’ ; 02”) du grand cercle extérieur (C2) ayant le même diamètre, les trous (01 ; OT; 01”) du petit cercle intérieur (C1 ) présentant un diamètre inférieur aux trous (02 ; 02’ ; 02”) du grand cercle extérieur (C2).
10.- Tête de distribution selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les trous (01 , 02 ; OT, 02’ ; 01”, 02”) sont au nombre de 10 à 500 et présentent un diamètre de l’ordre de 1 à 100 miti, avantageusement de l’ordre de 5 à 30 miti, et de préférence de l’ordre de 5 à 20 pm.
11.- Tête de distribution selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant :
- un logement de montage (T2),
- un gicleur (G ; G’ ; G”) comprenant un manchon (2) engagé dans le logement de montage (T2), la paroi de pulvérisation (1 ; 1’ ; 1”) étant solidaire du manchon (2).
12.- Distributeur de produit fluide comprenant une tête de distribution de produit fluide (T) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 montée sur une pompe (D) ou une valve, elle- même montée sur un réservoir de produit fluide.
13.- Procédé de fabrication d’une paroi de pulvérisation (26) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 , comprenant de
- percer une bande plane de trous parallèles (O), qui sont perpendiculaires à la bande plane,
- emboutir cette bande plane percée pour la profiler de manière à amener les axes (Y1 , Y2) des trous (01 , 02 ; OT, 02’ ; 01”, 02”) à se croiser.
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