FR2722481A1 - ANTI-DRIP POURING DEVICE. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne les dispositifs de fermeture en matièreThe present invention relates to closing devices in material
plastique, utilisés sur divers récipients pour liquides variés, alimentaires ou non. plastic, used on various containers for various liquids, food or not.
D'une façon plus précise, elle se rapporte au bouchage de récipients faisant intervenir une pression interne pour extraire le contenu à partir d'un orifice verseur ou de sortie, tels que ceux à pompe ou à parois souples sur lesquels l'utilisateur peut More specifically, it relates to the plugging of containers involving internal pressure to extract the content from a pouring or outlet orifice, such as those with pumps or flexible walls on which the user can
exercer une pression.apply a pressure.
Dans les systèmes connus de ce genre, on est généralement confronté au problème de la suppression de la goutte qui, après extraction du liquide, peut encore couler à partir de l'orifice verseur avec tous les inconvénients qui s'y attachent, tels In known systems of this kind, we are generally faced with the problem of removing the drop which, after extraction of the liquid, can still flow from the pouring orifice with all the drawbacks which are attached to it, such as
que la pollution du récipient et/ou du milieu environnant. pollution of the container and / or the surrounding environment.
Pour supprimer cette goutte, on utilise généralement une lèvre de forme convenable qui entoure l'orifice de sortie et qui joue, dans certaines conditions de viscosité et de tension superficielle, le rôle de "coupegoutte". Cependant, on constate que les systèmes à lèvre sont peu efficaces, dans le cas des récipients à To remove this drop, one generally uses a lip of suitable shape which surrounds the outlet orifice and which plays, under certain conditions of viscosity and surface tension, the role of "drip cutter". However, it can be seen that the lip systems are not very effective, in the case of containers with
parois souples ou à pompe, pour supprimer la formation d'une goutte. flexible or pumped walls, to suppress the formation of a drop.
Dans d'autres cas connus, mis en pratique pour des becs verseurs de cafetières, notamment, on prévoit un canal capillaire ménagé dans l'épaisseur de la paroi du bec verseur et débouchant à l'emplacement naturel de formation de la goutte, de façon à faire intervenir le phénomène "d 'ascension dans les tubes capillaires" pour aspirer In other known cases, put into practice for coffee spouts, in particular, a capillary channel is provided formed in the thickness of the wall of the spout and opening out at the natural place of formation of the drop, so to involve the phenomenon of "ascent in the capillary tubes" to suck
la goutte et la renvoyer à l'intérieur du récipient. the drop and return it inside the container.
Ce système présente cependant l'inconvénient de ne pas être efficacement utilisables dans le cas des fermetures de récipients à parois souples. En effet, compte tenu de la faible épaisseur des parois de telles fermetures, il est impossible de However, this system has the disadvantage of not being able to be effectively used in the case of closures of containers with flexible walls. Indeed, given the small thickness of the walls of such closures, it is impossible to
ménager des canaux capillaires dans leur épaisseur. provide capillary channels in their thickness.
La présente invention vise à répondre au problème toujours non résolu de façon satisfaisante, de la suppression de la formation de la dernière goutte d'un liquide extrait à partir de l'orifice de sortie ou verseur d'un récipient, plus particulièrement The present invention aims to respond to the still unsatisfactory problem of suppressing the formation of the last drop of a liquid extracted from the outlet or pourer of a container, more particularly
à pression interne d'extraction, quel que soit le diamètre de cet orifice. with internal extraction pressure, whatever the diameter of this orifice.
L'objet de l'invention peut être utilisé sur tous les récipients destinés à contenir des produits liquides ou semi-pâteux, qu'ils soient alimentaires ou non et dont l'extraction est assurée par une mise en pression relative interne. L'invention trouve une application préférée, mais non limitative, aux récipients à parois souples, tels The object of the invention can be used on all containers intended to contain liquid or semi-pasty products, whether they are food or not and the extraction of which is ensured by an internal relative pressurization. The invention finds a preferred, but not limiting, application to receptacles with flexible walls, such
que ceux fréquemment utilisés dans le domaine domestique. than those frequently used in the domestic sector.
L'invention concerne un dispositif verseur anti-goutte pour récipients à extraction par pression, du type comprenant un bec verseur de forme générale tubulaire possédant un orifice de sortie bordé par une lèvre épanouie et prenant naissance à partir d'un étranglement amont la reliant au récipient, un tel dispositif étant caractérisé en ce qu'au moins un trou débouchant est ménagé dans la paroi du The invention relates to an anti-drip pouring device for pressure extraction containers, of the type comprising a pouring spout of generally tubular shape having an outlet orifice bordered by a widened lip and originating from an upstream constriction connecting it to the container, such a device being characterized in that at least one through hole is formed in the wall of the
bec verseur dans une région de ce dernier la plus proche possible de l'étranglement. spout in a region of the latter as close as possible to the constriction.
Diverses autres caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux dans la Various other features of the invention will appear better in the
description qui va suivre, référencée aux dessins annexés dans lesquels: description which will follow, referenced to the appended drawings in which:
La figure 1 est une vue schématique montrant le phénomène de l'écoulement Figure 1 is a schematic view showing the phenomenon of flow
classique au moment de la rupture du film liquide. conventional at the time of the rupture of the liquid film.
La figure 2 est une vue schématique illustrant un détail de cette rupture du film. La figure 3 représente un dispositif verseur, du type habituellement retenu pour Figure 2 is a schematic view illustrating a detail of this rupture of the film. FIG. 3 represents a pouring device, of the type usually used for
les récipients à extraction par pression interne relative. the containers with extraction by relative internal pressure.
La figure 4 représente l'objet de l'invention. Figure 4 shows the object of the invention.
La figure 5 est une coupe-élévation d'une réalisation conforme à l'invention. Figure 5 is a sectional elevation of an embodiment according to the invention.
La figure 6 est une vue en plan, partie enlevée de la figure 5. FIG. 6 is a plan view, part removed from FIG. 5.
Pour mieux comprendre l'invention, il convient de caractériser le comportement de l'écoulement d'un fluide liquide, voire semi-pâteux, extrait d'un récipient à parois rigides par rapport à celui d'un même fluide extrait d'un récipient par pression relative interne résultant, par exemple, de l'actionnement d'une pompe ou de l'application d'une contrainte de compression sur des parois souples constitutives de tout ou partie du récipient Dans le cas d'un récipient à parois rigides, tel que celui 1, en partie schématisée à la figure 1, le fluide s'écoule à travers un dispositif verseur 2 sous l'effet d'une pression AP très faible, due à la hauteur h de la colonne de liquide de densité p. Cette pression est gouvernée par la relation AP = p g h Des valeurs typiques sont To better understand the invention, it is necessary to characterize the behavior of the flow of a liquid, even semi-pasty fluid, extracted from a container with rigid walls compared to that of the same fluid extracted from a container. by internal relative pressure resulting, for example, from the actuation of a pump or from the application of a compression stress on flexible walls constituting all or part of the container In the case of a container with rigid walls, such as that 1, partially shown diagrammatically in FIG. 1, the fluid flows through a pouring device 2 under the effect of a very low pressure AP, due to the height h of the column of liquid of density p. This pressure is governed by the relation AP = p g h Typical values are
h = 5 cm et p = 1 g/cm3, d'o AP - 100 Pascals (103 bar). h = 5 cm and p = 1 g / cm3, hence AP - 100 Pascals (103 bar).
La valeur AP est cependant diminuée par la dépression, certes relative, mais néanmoins existante, qui s'installe dans le récipient lors de l'extraction. Il en résulte un écoulement à vitesse lente qui impose une section de passage 3 importante de l'élément verseur 2, généralement de l'ordre de quelques cm2. Dans ces conditions, l'écoulement est toujours laminaire, même dans le cas des liquides à très faible viscosité. Pour évaluer le risque de formation de gouttes en sortie de l'élément verseur 2, il importe de comprendre le mécanisme qui préside à l'interruption du débit du liquide. Dans le cas évoqué d'un récipient à parois rigides, l'utilisateur, en réduisant l'inclinaison du récipient, provoque une lamination de plus en plus importante du liquide sur la partie de surface 4 définissant l'orifice de sortie ou verseur, comme The AP value is however reduced by the depression, certainly relative, but nevertheless existing, which settles in the container during the extraction. This results in a slow speed flow which imposes a large passage section 3 of the pouring element 2, generally of the order of a few cm2. Under these conditions, the flow is always laminar, even in the case of liquids with very low viscosity. To assess the risk of drops forming at the outlet of the pouring element 2, it is important to understand the mechanism which presides over the interruption of the flow of the liquid. In the mentioned case of a container with rigid walls, the user, by reducing the inclination of the container, causes an increasing lamination of the liquid on the surface part 4 defining the outlet or pourer, as
cela est schématisé sur la figure 1. this is shown diagrammatically in Figure 1.
La figure 2 permet de comprendre le phénomène de rupture du film liquide, provoquée par les forces de tension superficielle, dès lors que l'épaisseur de la couche de liquide devient insuffisante au droit de la partie 4. La figure 2 illustre le FIG. 2 makes it possible to understand the phenomenon of rupture of the liquid film, caused by the surface tension forces, as soon as the thickness of the layer of liquid becomes insufficient at the level of the part 4. FIG. 2 illustrates the
cas d'un liquide ne mouillant pas la paroi de l'élément verseur 2. case of a liquid not wetting the wall of the pouring element 2.
Le volume de la goutte restant accrochée au bec verseur est alors proportionnel à la longueur X séparant la partie 4 de la lèvre extrême 5 définissant le bord de The volume of the drop remaining attached to the spout is then proportional to the length X separating the part 4 of the extreme lip 5 defining the edge of
sortie de l'élément verseur.outlet of the pouring element.
Il est important donc de concevoir des becs verseurs dans lesquels cette It is therefore important to design spouts in which this
distance est aussi réduite que possible. distance is as short as possible.
Dans le cas d'un récipient à extraction par pression interne relative, tel qu'à parois souples, la force exercée par la main de l'utilisateur sur la paroi pour comprimer le liquide est typiquement de l'ordre de 10 N et s'exerce sur une surface de 1 dm2. Il s'ensuit une pression relative dans le récipient de l'ordre de 1000 Pascals et bien entendu, dans cette situation, aucun effet de dépression ne se In the case of a container with extraction by relative internal pressure, such as with flexible walls, the force exerted by the hand of the user on the wall to compress the liquid is typically of the order of 10 N and s' exercises on a surface of 1 dm2. There follows a relative pressure in the container of the order of 1000 Pascals and of course, in this situation, no effect of depression is produced.
manifeste, contrairement au cas de figure précédent. manifest, unlike the previous case.
On est donc soumis dans ce cas, à un écoulement sous une pression assez élevée que conduit à l'emploi de dispositifs verseurs possédant généralement un faible diamètre avec, dans certains cas, des ailettes de lamination pour éliminer In this case, therefore, there is a flow under a fairly high pressure which leads to the use of pouring devices generally having a small diameter with, in certain cases, lamination fins to eliminate
d'éventuelles turbulences et, en tous cas, réduire le débit. possible turbulence and, in any case, reduce the flow.
Dans le cas d'un récipient à extraction par pression interne relative, la lamination du fluide ne s'effectue plus en sortie de l'élément verseur, mais au niveau de la plus faible section de passage, telle que montrée en 6 à la figure 3 et qui est généralement prolongée par un bec verseur 7 de section plus grande et de longueur plus ou moins importante, un tel bec verseur trouvant son utilité dans les exigences In the case of a container with extraction by relative internal pressure, the lamination of the fluid is no longer carried out at the outlet of the pouring element, but at the level of the smallest passage section, as shown in 6 in the figure. 3 and which is generally extended by a pouring spout 7 of larger section and of more or less length, such a pouring spout finding its utility in the requirements
géométriques de formage et d'adaptation d'un bouchon de fermeture. shapes for forming and adapting a closure cap.
Dans ces conditions, le point de lamination maximale o s'effectue la rupture du film liquide, est situé à l'étranglement 6, c'est-à-dire à la base du bec verseur 7 qui est responsable de la rétention d'un volume de liquide V0. Le phénomène ici à considérer est alors celui du risque de vidage automatique du liquide retenu par un Under these conditions, the maximum lamination point where the liquid film breaks, is located at the constriction 6, that is to say at the base of the pouring spout 7 which is responsible for the retention of a volume of liquid V0. The phenomenon to be considered here is that of the risk of automatic emptying of the liquid retained by a
phénomène d'entrainement par la masse de liquide débitée par l'élément verseur. phenomenon of entrainment by the mass of liquid delivered by the pouring element.
L'invention a pour objet de proposer des moyens permettant d'éviter justement la rétention de liquide dans le volume V0 et son vidage automatique après que l'écoulement, initié par pression interne relative, a cessé. Ces moyens consistent, comme le montre la figure 4, en au moins un trou débouchant 9 ménagé dans la paroi du bec verseur 7 dans une région située le plus près possible de l'étranglement 6, de manière à éliminer la dépression résultant de l'annulation du débit liquide dans The object of the invention is to propose means making it possible precisely to avoid the retention of liquid in the volume V0 and its automatic emptying after the flow, initiated by relative internal pressure, has ceased. These means consist, as shown in Figure 4, in at least one through hole 9 formed in the wall of the spout 7 in a region located as close as possible to the constriction 6, so as to eliminate the depression resulting from the liquid flow cancellation in
le bec verseur 7 lorsque cesse la pression relative interne. the spout 7 when the internal relative pressure ceases.
L'explication fonctionnelle découlant de la présence du trou 9 peut être la suivante. Pendant toute la phase d'écoulement du liquide le long du bec verseur 7, de l'air atmosphérique est aspiré par le ou les orifices 9. Cet air se mélange au liquide en formant des bulles, de telle sorte que la densité macroscopique p' de ce liquide satisfasse à la relation de BERNOUILLI The functional explanation resulting from the presence of hole 9 can be as follows. During the entire phase of flow of the liquid along the pouring spout 7, atmospheric air is sucked in through the orifice (s) 9. This air mixes with the liquid, forming bubbles, so that the macroscopic density p ' of this liquid satisfies the relation of BERNOUILLI
2 22 2
VP VIVP VI
pgZi + P. + P0 2= pgZ2 + P2 + P -pgZi + P. + P0 2 = pgZ2 + P2 + P -
On a bien videmment p = P2 et Z2 = Z2. Obviously we have p = P2 and Z2 = Z2.
On a bien évidemment p1 = p, et Z1 = Z2. Obviously we have p1 = p, and Z1 = Z2.
L'injection d'air permet de maintenir constante la vitesse du fluide vl, v2, en The injection of air keeps the speed of the fluid vl, v2 constant,
évitant ainsi la transformation de l'écoulement laminaire en écoulement turbulent. thus avoiding the transformation of the laminar flow into turbulent flow.
La loi de conservation de la masse permet d'écrire SI vI p = S2 v2 p', d'o p' = pSI /S,. SI étant la section du bec verseur au point le plus étranglé et S2 sa valeur au The law of conservation of mass allows to write SI vI p = S2 v2 p ', hence p' = pSI / S ,. SI being the section of the spout at the most constricted point and S2 its value at
point d'injection de l'air, on peut avoir Sl / S2 = 0,5. air injection point, we can have Sl / S2 = 0.5.
On conçoit que le liquide puisse continuer son mouvement à vitesse constante dans le bec verseur et ceci, même après que les forces de pression qui lui ont It is understood that the liquid can continue its movement at constant speed in the spout and this, even after the pressure forces which have given it
communiqué son énergie cinétique, ont cessé de se manifester. communicated its kinetic energy, have ceased to manifest.
En d'autres termes, au moment o la pression interne dans le récipient s'annule, il y a annulation de la vitesse du fluide au point 6 le plus étranglé de l'écoulement, mais le fluide contenu dans le volume V0 continue, conformément au principe d'inertie, son déplacement à vitesse constante ce qui permet de vider le In other words, at the moment when the internal pressure in the container is canceled, the speed of the fluid at the most strangled point 6 of the flow is canceled, but the fluid contained in the volume V0 continues, in accordance to the principle of inertia, its displacement at constant speed which makes it possible to empty the
volume mort et par suite de supprimer la goutte. dead volume and therefore suppress gout.
Le bec verseur 7 est avantageusement de forme tubulaire cylindrique, voire The pouring spout 7 is advantageously of cylindrical tubular shape, or even
cylindro-conique, et alors reçoit le liquide sous pression du côté évasé du cône. cylindro-conical, and then receives the pressurized liquid from the flared side of the cone.
L'orifice de sortie ou verseur du bec 7 est défini par le bord extrême opposé qui est avantageusement, mais non nécessairement, pourvu d'une lèvre fine, épanouie, 10, la distance d comprise entre l'étranglement 6 et la lèvre 10 pouvant être quelconque, The outlet or spout opening of the spout 7 is defined by the opposite extreme edge which is advantageously, but not necessarily, provided with a thin, open lip, 10, the distance d between the throttle 6 and the lip 10 being able be any,
voire limitée au raccordement direct de ladite lèvre avec l'étranglement 6. or even limited to the direct connection of said lip with the constriction 6.
Le ou les trous 9 ont un diamètre compris, de préférence, entre 0,5 et 1, 5 mm et, en cas de pluralité, sont percés, de façon avantageuse, selon un ou plusieurs plans droits, transversaux à l'axe x-x' du bec 7. Dans un tel cas, une implantation des trous en alignement ou en quinconce d'un plan droit à un autre peut être The hole (s) 9 have a diameter preferably between 0.5 and 1.5 mm and, in the case of plurality, are advantageously drilled along one or more straight planes transverse to the axis xx ' of the spout 7. In such a case, an implantation of the holes in alignment or staggered from one straight plane to another can be
indifféremment retenue.indifferently retained.
En raison de leur fonction d'annulation de la dépression, les trous 9 peuvent être qualifiés d'orifices de recompression ou plus exactement de rétablissement de By virtue of their function of canceling the depression, the holes 9 can be qualified as recompression or more exactly re-establishment orifices.
pression équilibrée de part et d'autre de l'étranglement 6. balanced pressure on either side of the throttle 6.
Le diamètre 4 de ces trous 9 doit être suffisant pour éviter qu'un ménisque de liquide ne vienne le boucher. On doit satisfaire à la relation suivante qui exprime le fait que la pression d'éclatement du ménisque est inférieure à la dépression du phénomène de VENTURI. On doit donc respecter la relation 8A / p < p (v, - v22) O A est la tension superficielle du liquide, v, sa vitesse au niveau de l'étranglement The diameter 4 of these holes 9 must be sufficient to prevent a meniscus of liquid from blocking it. We must satisfy the following relation which expresses the fact that the burst pressure of the meniscus is less than the depression of the phenomenon of VENTURI. We must therefore respect the relationship 8A / p <p (v, - v22) O A is the surface tension of the liquid, v, its speed at the throttle
et v2 sa vitesse dans le volume V0.and v2 its speed in volume V0.
Afin de parfaire l'action régulatrice des orifices de rétablissement de pression, In order to perfect the regulatory action of the pressure recovery orifices,
un réducteur de débit peut être avantageusement intégré à l'intérieur du bec verseur. a flow restrictor can advantageously be integrated inside the spout.
La figure 5 montre un exemple de réalisation industrielle d'un élément ou dispositif verseur, de préférence mais non exclusivement du type étirable, adaptable sur un récipient, non représenté, mettant en oeuvre une pression interne relative FIG. 5 shows an example of an industrial embodiment of a pouring element or device, preferably but not exclusively of the stretchable type, adaptable to a container, not shown, using a relative internal pressure
d'extraction du fluide liquide qu'il contient. extraction of the liquid fluid which it contains.
Un tel élément ou dispositif désigné par la référence générale 20, comprend une base 21 d'adaptation sur un récipient. La base 21 est prolongée par un soufflet d'étirement 22, lui-même prolongé par un col 23, de préférence fileté extérieurement, pour permettre l'adaptation d'un bouchon de fermeture vissé 24. En raison de son raccordement au soufflet, le col 23 constitue par lui-même l'étranglement 6 dont il a été question précédemment. L'étranglement 6 peut résulter de la réduction de section de passage propre au col 23 supplémentairement par une conformation interne 25 à fonction réductrice, voire régulatrice, de débit. Cette conformation est représentée à titre d'exemple par la figure 6 correspondant à une Such an element or device designated by the general reference 20, comprises a base 21 for adaptation on a container. The base 21 is extended by a stretching bellows 22, itself extended by a neck 23, preferably externally threaded, to allow the adaptation of a screwed closure cap 24. Due to its connection to the bellows, the col 23 constitutes by itself the constriction 6 which was discussed above. The constriction 6 may result from the reduction in the cross-sectional area specific to the neck 23 additionally by an internal conformation 25 with a reducing, or even regulating, flow function. This conformation is shown by way of example in FIG. 6 corresponding to a
vue de dessus de l'élément verseur après enlèvement du bouchon 24. top view of the pouring element after removal of the plug 24.
Le col 23 comporte en bout la lèvre 10 apte à coopérer avec la face interne du The neck 23 comprises at the end the lip 10 capable of cooperating with the internal face of the
bouchon 24.plug 24.
Dans cet exemple de réalisation, deux trous 9 diamétralement opposés, sont prévus dans la partie de raccordement entre la lèvre 10 et l'étranglement que In this exemplary embodiment, two diametrically opposite holes 9 are provided in the connection part between the lip 10 and the constriction that
constitue le col 23.constitutes the collar 23.
L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés car diverses The invention is not limited to the examples described and shown since various
modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. modifications can be made without departing from its scope.
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