La présente invention concerne une tête de pulvérisation de produit fluide comprenant un orifice de pulvérisation définissant un axe de distribution, une chambre de tourbillonnement en amont de l'orifice de pulvérisation, la chambre étant délimitée par des parois internes, et des canaux de tourbillonnement définissant respectivement des sorties de canal qui débouchent transversalement à l'axe de distribution dans la chambre de tourbillonnement au niveau des parois internes de manière à générer un écoulement tourbillonnaire à l'intérieur de la chambre de tourbillonnement, chaque canal définissant un axe de projection qui s'étend dans la chambre de tourbillonnement à partir de la sortie de canal. Une telle tête de pulvérisation peut par exemple se présenter sous la forme d'un poussoir actionnable à l'aide d'un ou de plusieurs doigt(s) d'une main. Les domaines privilégiés d'application de la présente invention sont ceux de la parfumerie, de la cosmétique ou encore de la pharmacie, sans exclure d'autres domaines.

Dans l'art antérieur, on connaît le document FR-2 399 282 qui décrit une tête de pulvérisation conventionnelle comprenant un orifice de distribution, une chambre de tourbillonnement et des canaux de tourbillonnement qui débouchent tangentiellement et transversalement dans la chambre de tourbillonnement. De manière classique, les canaux de tourbillonnement s'étendent dans un plan qui est perpendiculaire à l'axe de distribution défini par l'orifice de pulvérisation. De ce fait, les flux de produit fluide issus des canaux de tourbillonnement pénètrent dans la chambre de tourbillonnement en longeant la paroi de fond de la chambre. De plus, ils longent également la paroi latérale cylindrique de la chambre étant donné qu'ils débouchent tangentiellement dans la chambre de tourbillonnement. Ainsi, les flux de produit fluide longent à la fois la paroi de fond et la paroi latérale de la chambre de tourbillonnement, générant ainsi une perte de charge considérable. Des phénomènes d'écoulement parasites et incontrôlés sont également générés.

Ce document FR-2 399 282 décrit encore un autre mode de réalisation dans lequel les canaux de tourbillonnement sont formés dans une surface tronconique et débouchent tangentiellement dans la paroi de fond de la chambre de tourbillonnement qui définit une paroi latérale tronconique dont le sommet ouvert forme l'orifice de pulvérisation. Plus précisément, un gicleur, formant l'orifice de pulvérisation et la paroi tronconique, est engagé autour d'une broche formant la paroi de fond et une surface tronconique dans laquelle les canaux de tourbillonnement sont formés. Ainsi, les flux de produit fluide issus des canaux de tourbillonnement pénètrent dans la chambre de tourbillonnement en longeant la paroi tronconique de la chambre de tourbillonnement en direction de l'orifice de pulvérisation. Là encore, le fait que les flux longent la paroi interne tronconique de la chambre génère une perte de charge considérable et des phénomènes d'écoulement parasites incontrôlés.

Dans ces deux modes de réalisation du document FR-2 399 282, la chambre de pulvérisation est responsable d'une perte de charge importante et de la génération de phénomènes fluidiques qui nuisent à la bonne qualité de la pulvérisation à travers l'orifice de pulvérisation.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités de l'art antérieur que l'on retrouve dans la plupart des têtes de distribution pourvues d'une chambre et de canaux de tourbillonnement.

Pour ce faire, la présente invention propose les axes de projection Y des canaux de tourbillonnement s'éloignent à la fois de la paroi de fond et de la paroi latérale périphérique qui sont toutes deux adjacentes aux sorties de canal de manière à traverser la chambre de tourbillonnement sans longer ni la paroi de fond, ni la paroi latérale périphérique.

De cette manière, les flux de produit fluide issus des sorties de canaux de tourbillonnement ne sont plus sujets à des phénomènes d'écoulement laminaires parasites le long des parois internes de la chambre de tourbillonnement. L'écoulement tourbillonnaire du produit fluide peut ainsi se produire sans être perturbé de manière significative par les parois internes de la chambre de tourbillonnement. En d'autres termes, l'écoulement tourbillonnaire est principalement généré en éloignement des parois internes de la chambre de tourbillonnement. La perte de charge au niveau de la chambre de tourbillonnement est ainsi considérablement réduite, ce qui permet de mettre en œuvre des canaux de tourbillonnement présentant une section réduite. En effet, la perte de charge déjà créée par les canaux de tourbillonnement de section réduite ne sera que faiblement augmentée au niveau de la chambre de tourbillonnement de l'invention. D'autre part, il faut noter que les sorties de canal débouchent dans la chambre de tourbillonnement à l'endroit où la paroi de fond se raccorde à la paroi latérale périphérique. Ainsi, les flux de produit fluide issus des sorties des canaux de tourbillonnement pénètrent dans la chambre de tourbillonnement de manière sensiblement symétrique par rapport aux parois latérale et de fond, ce qui réduit considérablement les turbulences parasites.

Selon une caractéristiques avantageuse de l'invention, la paroi de fond est sensiblement plane, les sorties de canal débouchant dans la chambre de tourbillonnement au niveau de la paroi de fond.

Selon une autre caractéristique intéressante de l'invention, la chambre comprend une paroi avant dans laquelle est formé l'orifice de pulvérisation, les axes de projection étant dirigés vers cette paroi avant.

Selon encore un autre aspect de l'invention, la paroi latérale périphérique est sensiblement cylindrique. Les parois de fond et avant peuvent être parallèles et planes. En variante, la paroi de fond peut être concave ou convexe, de même que la paroi avant. La paroi latérale périphérique peut être légèrement tronconique.

Selon un aspect important de la présente invention, les axes de projection des canaux de tourbillonnement s'étendant transversalement par rapport à la paroi de fond et à la paroi latérale, avantageusement avec un angle de l'ordre de 45° par rapport à la paroi de fond et par rapport à la paroi latérale. Cela implique que les axes de projection issus des canaux s'étendent dans la chambre en s'éloignant à la fois de la paroi de fond et de la paroi latérale, et avantageusement de manière parfaitement symétrique.

Selon une autre caractéristique intéressante de l'invention, les canaux de tourbillonnement sont formés dans une paroi tronconique ayant un axe de révolution confondu avec l'axe de distribution. De cette manière, les canaux de tourbillonnement peuvent déboucher dans la chambre de tourbillonnement avec une orientation oblique, à la fois par rapport à la paroi de fond qui est avantageusement perpendiculaire à l'axe de distribution, et par rapport à la paroi latérale qui est avantageusement cylindrique. Les sorties des canaux de tourbillonnement sont avantageusement formées dans la paroi de fond de manière directement adjacentes à la paroi latérale cylindrique. Grâce à leur disposition oblique provenant de la paroi tronconique, les flux de produit fluide pénètrent dans la chambre de tourbillonnement en s'éloignant à la fois de la paroi de fond et de la paroi latérale, en direction de la paroi avant où est formé l'orifice de pulvérisation.

Selon un mode de réalisation pratique, la tête de pulvérisation comprend un corps de tête et un gicleur, le corps de tête formant une broche définissant la paroi de fond et la paroi tronconique, le gicleur étant engagé autour de la broche en définissant entre eux la chambre de tourbillonnement et les canaux de tourbillonnement, le gicleur définissant la paroi avant et la paroi latérale, ainsi qu'une zone tronconique qui vient en contact étanche avec la paroi tronconique de la broche pour former les canaux de tourbillonnement, le gicleur présentant avantageusement une symétrie de révolution autour de l'axe de distribution.

Selon un autre aspect intéressant de l'invention, les sorties de canaux débouchent de manière non tangentielle dans la chambre de tourbillonnement. De cette manière, on évite encore davantage que les flux de produit fluide issus des sorties de canaux de tourbillonnement ne s'écoulent le long de la paroi latérale de la chambre de tourbillonnement.

Avantageusement, la chambre de tourbillonnement peut présenter une épaisseur E dans le sens de l'axe de distribution et un diamètre D dans le sens perpendiculaire à l'axe de distribution, le rapport E/D étant inférieur à environ 0,8 mm, E étant avantageusement inférieur à environ 0,5 mm.

Selon un autre aspect de la présente invention, les canaux de tourbillonnement sont rectilignes. Ainsi, on minimise les pertes de charge, particulièrement lorsque les canaux présentent une section réduite.

L'invention définit également un distributeur de produit fluide comprenant un réservoir, une pompe montée sur le réservoir et une tête de pulvérisation telle que définie ci-dessus associée à la pompe. La tête de distribution peut être rapportée sur une sortie de la pompe ou encore intégrée à la pompe. Dans la plupart des cas, la tête de pulvérisation se présente sous la forme d'un poussoir rapporté sur l'extrémité libre de la tige d'actionnement de la pompe.

L'esprit de l'invention réside dans le fait d'éloigner les flux de produit fluide issus des canaux de tourbillonnement des parois internes de la chambre de tourbillonnement afin de réduire les pertes de charge et de minimiser les phénomènes d'écoulement laminaires parasites. Les flux de produit fluide issus des canaux de tourbillonnement pénètrent bien évidemment dans la chambre de tourbillonnement au niveau d'une de ses parois internes, mais les flux sont orientés de telle manière qu'ils s'éloignent immédiatement de ces parois internes.

L'invention sera maintenant plus amplement décrite en référence aux dessins joints, donnant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation de l'invention.

Sur les figures :

La figure 1 est une vue éclatée en perspective d'une tête de distribution selon une forme de réalisation de la présente invention,

La figure 2 est une vue en plan fortement agrandie d'un détail du corps de tête de la figure 1 , et

La figure 3 est une vue en section transversale horizontale à travers la tête de pulvérisation de la figure 1 à l'état monté.

La tête de pulvérisation de la présente invention peut être mise en œuvre à la sortie de n'importe quel dispositif de distribution de produit fluide, comme par exemple une pompe, une valve, un réservoir écrasable, etc. La tête de pulvérisation de l'invention trouvera une application privilégiée en tant que poussoir actionnable manuellement à l'aide d'un ou de plusieurs doigt(s). Ce poussoir peut être intégré à une pompe ou à une valve, ou de préférence rapporté sur l'extrémité libre d'une tige d'actionnement formant un conduit de sortie interne. Lorsqu'il s'agit d'une pompe, la tige d'actionnement est pourvue d'un piston qui coulisse de manière étanche à l'intérieur d'un fût formé dans un corps de pompe qui est monté fixement sur l'ouverture d'un réservoir. La pompe comprend de manière conventionnelle une chambre de pompe pourvue d'un clapet d'entrée, et d'un clapet de sortie qui peut être porté par la tige d'actionnement. Ainsi, en enfonçant la tige d'actionnement à l'intérieur du corps de pompe à encontre d'un ressort, le volume de la chambre de pompe diminue, mettant ainsi le produit fluide qu'il contient sous pression. Dès que la pression atteint une valeur prédéterminée, le clapet de sortie s'ouvre et le produit fluide sous pression est refoulé à travers la tige d'actionnement pour parvenir jusqu'au poussoir intégrant une tête de pulvérisation selon l'invention.

La tête de pulvérisation selon un mode de réalisation non limitatif de l'invention comprend un corps de tête 1 qui peut être réalisé par injection moulage de matière plastique approprié. Le corps de tête 1 peut être réalisé de manière monobloc. Il comprend de manière conventionnelle un manchon de raccordement destiné à être rapporté sur l'extrémité libre de la tige d'actionnement d'une pompe ou d'une valve. Ce manchon de raccordement est relié à un logement 10 par une série de conduits et canaux internes. Le logement 10 est de préférence cylindrique et débouche latéralement sur la périphérie du corps de tête. Le logement 10 contient une broche 1 1 qui fait saillie vers l'extérieur du logement. Ainsi, un espace annulaire est ménagé à l'intérieur du logement 10 autour de la broche 1 1 . De manière conventionnelle, un gicleur 2 est rapporté et inséré fixement à l'intérieur du logement 10 autour de la broche 1 1 , comme on peut le voir sur la figure 3.

Une série de conduits internes est définie entre la broche 1 1 et le gicleur 2 pour acheminer le produit fluide issu du manchon de raccordement jusqu'à un orifice de pulvérisation 21 formé par le gicleur 2. Bien que non représentée, la tête de pulvérisation peut encore être pourvue d'une frette d'habillage qui enveloppe de manière esthétique le corps de tête 1 en laissant le gicleur 2 apparent.

En se référant à la figure 2, on peut voir de manière fortement agrandie le logement 10 et la broche 1 1 qu'il contient. Le logement 10, dans ce mode de réalisation, présente une configuration circulaire sensiblement cylindrique. Quant à la broche 1 1 , elle est disposée de manière sensiblement centrale à l'intérieur du logement 10 et présente une section transversale oblongue avec deux secteurs arrondis 1 1 1 et deux méplats 1 12. La face frontale de la broche 1 1 qui est tournée vers l'extérieur du logement 10 présente une structure complexe qui va maintenant être décrite. En se référant à nouveau à la figure 2, on peut voir que cette face frontale est majoritairement définie par une paroi tronconique 14 dont l'axe de révolution est confondu avec l'axe de la broche et l'axe de distribution X, comme on le verra ci-après. La paroi tronconique 14 est tronquée sur sa périphérie extérieure, mais également en son centre de manière à définir une paroi de fond 12, qui est ici sensiblement plane et perpendiculaire à l'axe de révolution de la paroi tronconique 14. Selon l'invention, la paroi tronconique 14 est formée avec deux rainures ou saignées 13' qui s'étendent des méplats 1 12 dans la paroi tronconique 14 jusqu'à la paroi de fond 12 dans laquelle elles débouchent en formant des sorties de canaux 131 . On peut remarquer que les rainures ou saignées 13' parviennent au niveau de la paroi de fond 12 de manière non tangentielle. Sur la figure 2, on peut également remarquer qu'un conduit commun 17 relie le logement 10 à un puits formant le manchon de raccordement.

On se référera maintenant à la figure 3 pour décrire en détail le gicleur 2 et sa coopération avec le logement 10 et sa broche 1 1 . Le gicleur 2 présente de préférence une symétrie de révolution autour de l'axe de distribution X passant par l'orifice de pulvérisation 21 . Ainsi, il n'est pas nécessaire d'orienter le gicleur 2 lors de son insertion dans le logement 10 du corps de tête 1 . L'orifice de pulvérisation 21 est formé au même niveau d'une paroi de distribution 22 d'épaisseur réduite. L'orifice de pulvérisation 21 se présente sous la forme d'un alésage parfaitement ou sensiblement cylindrique qui traverse l'épaisseur de la paroi de distribution 22. Autour de cette paroi 22, le gicleur forme un cône de diffusion 23 qui favorise la formation d'un spray de bonne qualité. Intérieurement, la paroi de distribution

22 forme une paroi avant 24 qui peut être parfaitement ou sensiblement plane, ou encore légèrement concave, convexe ou tronconique. La paroi avant 24 est interrompue en son centre par l'orifice de pulvérisation 21 . Le gicleur 2 forme également une paroi latérale périphérique 25 qui peut présenter une configuration cylindrique autour de l'axe de distribution X. En variante, il est également possible de réaliser la paroi latérale 25 avec une configuration tronconique, voire complexe. Au-delà de cette paroi latérale 25, le gicleur 2 forme une zone ou section tronconique 26 présentant un angle solide identique à celui de la paroi tronconique 14 de la broche 1 1 . Ainsi, cette zone ou section tronconique 26 peut venir en contact intime étanche avec la paroi tronconique 14, de manière à isoler entre eux des canaux de tourbillonnement 13 au niveau des saignées ou rainures 13'. Ces canaux de tourbillonnement 13 débouchent au niveau des sorties de canaux 131 dans un volume sensiblement cylindrique défini entre la paroi de fond 12 de la broche 1 1 , la paroi avant 24 et la paroi latérale 25 du gicleur 2. Ce volume interne constitue une chambre de tourbillonnement 20 dont l'entrée est définie par les sorties de canaux 131 et la sortie est définie par l'orifice de pulvérisation 21 . Les sorties de canaux 1 13 ne sont pas directement tangents à la paroi latérale 25, mais légèrement décalés cers l'intérieur de la chambre de tourbillonnement 20. Cette chambre peut présenter une épaisseur E dans le sens de l'axe de distribution X de l'ordre de 0,5 mm et un diamètre D dans le sens perpendiculaire à l'axe de distribution X de l'ordre de 0.7 mm. De manière empirique on a constaté que le rapport E/D est de préférence inférieur à environ 0,8.

Selon l'invention, les canaux de tourbillonnement 13, qui sont avantageusement rectilignes, définissent des axes de projection Y qui débouchent dans la chambre de tourbillonnement 20 au niveau des deux sorties de canaux 131 et s'étendent à l'intérieur de cette chambre 20 de manière oblique sans longer ni la paroi de fond 12 ni la paroi latérale 25. Comme on peut le voir sur la figure 3, les deux axes de projection Y s'étendent dans la chambre 20 à partir de la paroi de fond sensiblement au niveau où elle vient en jonction avec la paroi cylindrique 25. Ainsi, les deux axes de projection Y s'étendent dans la chambre de tourbillonnement 20 avec un angle de l'ordre de 45° par rapport à la paroi de fond 12 et par rapport à la paroi latérale 25. De ce fait, le flux de produit fluide qui pénètre à l'intérieur de la chambre de tourbillonnement 20 s'éloigne immédiatement et progressivement des parois de fond 12 et latérales 20 et se rapproche de la paroi avant 24 où est formé l'orifice de pulvérisation 21 . Bien entendu, du fait de leur arrivée sensiblement tangentielle à l'intérieur de la chambre de tourbillonnement 20, les flux de produit fluide issus des canaux de tourbillonnement 13 vont générer un tourbillonnement ou vortex de produit fluide à l'intérieur de la chambre avant de traverser l'orifice de pulvérisation

21 . Sans sortir du cadre de la présente invention, on voit bien que la paroi de fond 12 et la paroi latérale 25 peuvent être réalisées avec des configurations variées, à condition que les flux de produit fluide qui pénètrent dans la chambre de tourbillonnement 20 selon les axes Y ne longent pas les parois de fond 12 et latérales 25. Le but recherché par la présente invention est d'éviter tout écoulement laminaire le long des parois internes de la chambre de tourbillonnement 20. En formant les canaux de tourbillonnement 13 dans une paroi tronconique, ceux-ci sont orientés de manière oblique par rapport à l'axe de distribution X, de sorte que les flux de produit fluide qui pénètrent dans la chambre de tourbillonnement 20 ne longent aucune de ces parois internes, étant donné que la paroi de fond 12 est sensiblement ou globalement perpendiculaire à l'axe X et que la paroi latérale 25 est globalement ou sensiblement cylindrique.

En amont des canaux de tourbillonnement 13, la broche 1 1 et le gicleur 2 forment deux canaux d'alimentation respectifs 15 et un canal annulaire commun 16 qui communique encore plus en amont avec le conduit commun 17 visible sur la figure 2. Les canaux d'alimentation 15 sont ici formés entre les méplats 1 12 de la broche 1 1 et la paroi interne 27 du gicleur 2. Pour son maintien fixe et étanche à l'intérieur du logement 10, le gicleur 2 comprend des moyens d'accrochage étanches 28 sous la forme de profils saillants permettant une accroche étanche à l'intérieur du logement 10.

Le fait que les flux de produit fluide issus des canaux de tourbillonnement 13 pénètrent dans la chambre de tourbillonnement sans longer aucune de ces parois internes permet de réduire les pertes de charge dans la chambre de tourbillonnement 20 en évitant les phénomènes de volume laminaire parasite. Cette caractéristique est d'autant plus avantageuse que l'on réalise les canaux de tourbillonnement 13 avec des sections de passage réduites générant une perte de charge importante. Ainsi, la perte de charge générée par les sections réduites des canaux de tourbillonnement permet de réaliser un tourbillonnement ou vortex à l'intérieur de tourbillonnement 20 sans perte de charge à ce niveau.

Bien que la tête de pulvérisation de l'invention ait été illustrée avec deux canaux de tourbillonnement 13, il est possible d'en prévoir uniquement un seul, ou au contraire plus de deux sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Les canaux de tourbillonnement sont ici alimentés par un conduit interne commun 17 et un canal annulaire commun 16 : cependant, on peut également prévoir que chaque canal 13 soit alimenté de manière parfaitement indépendante par des conduits respectifs propres.

Grâce à l'invention, on obtient une tête de pulvérisation à perte de charge réduite et sans effet laminaire parasite.