Brevet FR2134713A1 — publié le 19721208

-1" 34713 La présente invention a pour objet un'dispositf destiné à por-tionner et à introduire des masses pâteuses, en particulier de la chair à saucisse, dans des boyaux au rythme mécanique d'une pompe dans les pulsations délivrent une quantité constante de matières et en combinaison 5 avec un dispositif d'étranglement du boyau entrant automatiquement en fonction après chaque remplissage. Parai les installations connues de ce genre, les vitesses les plus élevées et le degré de précision optimum sont obtenus au moyen d'un piston calibreur animé par un mécanisme à manivelle. Pendant l'avance du 10 piston, la matière est refoulée du oylindre dans les boyaux. Au retour du piston, le cylindre est à nouveau rempli et le boyau, entre deux portions consécutives, est étranglé en lui faisant subir après remplissage une rotation qu'on arrête avant l'amorçage du nouveau remplissage. Dans d'autres installations, c'est par exemple une pompe à en-15 grenages qui, à vitesse constante, refoule sans interruption la masse, alors que le dispositif d'étranglement, lui aussi, fonctionne à vitesse uniforme. On s'efforce à maintenir le diamètre du boyau en cours de remplissage aussi régulier que possible et à le subdiviser en longueurs prédéterminées. 20 Le débit ne peut être réglé que dans des limites restreintes en modifiant la vitesse de la pompe pour exercer une influence - sur la pression de remplissage et, avec elle, sur le diamètre du boyau. La subdivision est peu régulière et n'est à obtenir qu'en étranglant le boyau rempli depuis l'extérieur par des moyens non rora-25 tifs. Les contraintes où a lieu l'étranglement des boyaux atteignent parfois des proportions telles que les boyaux éclatent à cet endroit. Dans ces conditions ce genre d'installation ne peut fonctionner qu'à vitesse réduite et à faible rendement. La vitesse maximum applicable à une telle opération dépend d® 30 la sensibilité des masses de remplissage sous l'effet de pressions élevées et de la solidité des boyaux. Lorsqu'un certain débit et certaines limites de pression sont dépassées, de la graisse risque d'être exprimau vers la périphérie, phénomène à éviter dans l'intérêt d'un bon aspect d® la marchandise et pour obvier à d'autres influences nuisibles à la quftli= 35 té du produit. Plus la vitesse de remplissage est élevée, plus le boyau est éprouvé auquel fait s'ajoute la contrainte par suite de l'étranglement lorsque cette opération a lieu à un rythme accéléré sur le beyapc Le but de la présente invention consiste à augmenter le rendement de l'installation de remplissage et de celle du portionnement de 40 boyaux en continu d'une manière aussi simple que possible sans nécessiter 72 15983 -2- 2134713 lin supplément sensible d'énergie et tout en ménageant les boyaux dans de bonnes conditions. La solution consisté à développer les installations précitées surtout dans le sens d'adopter pour le dosage une pompe de refoulement comportant au moins deux compartiments de refoulement agissant alternativement et où le temps entre les périodes consécutives de remplissage est de beaucoup plus court que celui nécessité par cette opération. Ici, comme dans les installations courantes, les portions à poids constant sont successivement éjectées de la pompe. Le remplissage et l'étranglement du boyau n'ont pas lieu alternativement, mais le dispositif d'étranglement fonctionne en continu pour pouvoir considérablement intensifier les éjections successives de la pompe. L'arrêt entre les éjections successives peut être choisi pratiquement aussi court que l'on veut, pouvant même tendre vers zéro, mais qui cependant devra être suffisamment long pour pouvoir immobiliser la masse charriée progressivement par la pompe et permettre à ce moment l'action d'étranglement. Même en maintenant constante la vitesse d'action de l'étranglement, l'emplacement où celui-ci se produit peut être assez exactement déterminé sans que des éléments mécaniques agissant depuis l'extérieur aient à intervenir. Il est favorable que la direction de propulsion de la masse dans le boyau derrière l'extrudeur soit inclinée par rapport à l'axe de cétui-oi.Dès que la vitesse d'avanoement est diminuée ou que le débit est arrêté, l'étranglement a lieu immédiatement à l'extrémité de l'extrudeur. Sans ces conditions il est possible, surtout pour de petites subdivisions, d'augmenter considérablement le rendement tout en diminuant le plus possible la contrainte sur le boyau. Mais aussi le dispositif d'étranglement est de préférence animé de pulsations et les commandes mécaniques pour cette opération ainsi que celle pour le remplissage doivent être mises en harmonie de telle façon que le maximum de la vitesse d'étranglement soit situé au voisinage de la période comprise entre deux remplissages consécutifs, alors que le minimum se trouve là où la vitesse de remplissage est la plus élevée. En principe il est possible que le maximum de l'une des opérations coïncide avec le minimum de l'autre. En cas de vitesse dé travail élevée et de matière de remplissage très souple, le maximum de là vitesse d'étranglement pas rapport à l'action de remplissage consécutive, peut être déo&lé temporairement et coïncider par exemple avec le début de l'opération de remplissage . Ce décalage ne peut pas être indiqué avec précision et est à déterminer suivant les circonstances. La fin de l'opération dé remplissage est moins préjudiciable 72 15983 -3- ZI 34713 à la contrainte du boyau que le début. Four cette raison la vitesse de remplissage devrait plutôt progresser lentement que diminuer.Il est avantageux d'interrompre le remplissage dont la vitesse varie sensiblement d'une manière sinusoïdale avec un décalage temporaire après avoir 5 dépassé son maximum. lies diagrammes qui suivent ainsi que les formes d'exécution illustrées par les dessins annexés font ressortir encore d'autres caractéristiques et avantages de l'objet de l'invention. Fig. 1 est un diagramme d'une installation courante, 10 Fig. 2 correspond au diagramme de l'installation faisant l'objet de 1'invention, Fig. 3 montre une telle installation en coupe longitudinale, Fig. 4 se rapporte à une coupe partielle suivant la ligne 17-17 de la Fig. 3 » 15 Fig. 5 montre une coupe partielle suivant la ligne 7-7 de la Fig. 3 , Fig. 6 fait voir l'installation de la Fig. 5 dans une position différente, Fig. 2a a trait à un diagramme de vitesse correspondant à celui de la / Fig. 2 montrant un arrêt vers la fin de l'éjection Fig. 6a correspond à la Fig. 6, mais dans une position déviée eonformé— 20 ment au diagramme de la vitesse de la Fig. 2a. Bans le système de coordonnées de la Fig. 5» la vitesse v est tracée en fonction de l'angle w correspondant à la marche d'une installa-tien courante de portionnement et d'étranglement, l'éjection, c'est-à-dire la vitesse de remplissage, est représentée par la courbe sinusoïda-25 le 1 et aussi la vitesse du phénomène d'étranglement 2 affecte la même allure. Ces deux phénomènes se suivent et sRendent chacun sur 180°. Suivant l'invention et d'après le graphique de la Fig. 2 SI y a deux phénomènes d'éjection 1 et 1 * qui se suivent immédiatement, la répartition de la matière remplissant le boyau est pratiquement uniforme. 30 En faisant passer l'étrangleur il est possible, sanB intervention extérieure, de le faire agir dès le point 3« la subdivision se trouve améliorée lorsqu'on fait intervenir entre deux périodes de remplissage une pause 2a. la valeur de a est ici 20e qui s'est révélée particulièrement pratique du fait qu'elle est retranchée de la ligne limitative 4 d'une portion 5 de 35 la surface sinusoïdale. Effectivement la courbe prend une allure suivant 1at respectivement 1a'i c'est-à-dire une sinusoïde légèrement déformée qui est due au comportement souple de la plupart des masses de remplis — sage. D'autres courbes peuvent bien entendu être envisagées lorsque l'é— trangleur est animé d'un mouvement uniforme. 40 la précision de l'étranglement se trouve améliorée et le boyau 72 15983 -4- 2134713 ménagé en modifiant périodiquement la vitesse selon là courbe 6 dont le minimum 7 coïncide avec le maximum 8 de la vitesse de remplissage et son maximum 9 avec le minimum 3 de celle-ci. En plus, la eourbe 6 est déformée de telle manière, comme le montre la comparaison avec la vitesse 5 moyenne arithmétique 10, que des vitesses plus élevées 11 ne se produisent que peu de temps, alors qu'au contraire des vitesses plus faibles 12 persistent» D'après le graphique ces vitesses élevées n'interviennent que pour 25^ et pratiquement seulement dans le domaine 2a . Grâce à une vitesse de rotation moins élevée de l'étrangleur en dehors de son action, 10 le boyau se trouve moins éprouvé. Sur le dessin (Fig.3) le boîtier 13 est par exemple adapté au bâti 14 d'une machine de remplissage. Dans l'axe 15 de la conduite d'alimentation est insérée une pompe rotative 16 à double effet et aussi, d'une façon mobile et entraînable, l'étrangleur sur lequel est adapté d'une fa-15 çon connue un boyau avant l'opération de remplissage qui, au cours du remplissage, est retiré vers la gauche en se référant au dessin. La pompe et l'étrangleur sont actionnés par un arbre 18 monté dans le boîtier 13 lequel arbre est en prise au moyen d'un accouplement - mobile à clavette transversale avec l'axe d'entraînement 20 de la machine 20 de remplissage. La pompe est commandée par un couple de pignons coniques 21, 22 et un arbre vertical 23 tandis que l'étrangleur est précédé d'une transmission composée de deux roues dentées elliptiques. Celles-ci sont montées par l'un de leurs deux foyers d'une part sur l'arbre 18 et d'autre part sur un arbre intermédiaire. Une roue dentée 27, reliée fixe k la roue 25 dentée 25, engrène avec la denture 28 d'une douille 29 montée folle en 30 sur le boîtier. A l'extrémité de la douille 29 est fixé, à l'aide d'un écrou 31, un raccord 32 comportant une ouverture 33 en forme d'entonnoir et qui est reliée fixe avec l'embouchure 17 laquelle, de ee fait, est facilement interchangeable. Au moyen des pignons elliptiques 24 et 25 elle 30 est animée d'un mouvement dont la vitesse correspond à la courbe 6 de la Fig. 2 . L'extrémité intérieure 34 de la douille 29, également évasée, s'emboîte dans la conduite d'évacuation 36 du corps de pompe 38. L'étan-chéité de cet assemblage est assuré par un anneau 35* Dans la conduite 35 d'amenée 38 qui est fixée d'une manière appropriée à la paroi 39 4» boîtier est vissé le raccord 40. Un autre raccord 42 est vissé dans l'orifice 43 du bâti 14 et presse d'une manière étanche l'épaulement 41 contre le rebord de fond de oet orifice. Le corps de pompe 37 accuse un alésage cylindrique 44 obturé 40 à la partie supérieure par un couvercle 45* Dans oet alésage est disposé 72 15983 2134713 un piston rotatif 46 qui» au moyen d'une vis ou d'un tenon 47, est fixé de manière rotative à la flasque 48 de l'arbre 23* Perpendiculairement à l'axe commun 49 de l'arbre 23 et du piston rotatif est ménagée une rainure rectangulaire 50 le long de laquelle se déplace un piston de pompe 51 à double effet. Les deux surfaces frontales 52 du piston de pompe sont partiellement cylindriques de mime rayon que la surface périphérique du piston rotatif. Cependant, la longueur du piston de pompe est inférieure au diamètre du piston rotatif au moins d'une quantité correspondant à sa course. Transversalement par rapport à ses faces latérales il est aussi prévu une rainure rectangulaire 54 ouverte vers le haut. Un goujon de réglage 56 empiète depuis le haut sur un évidement vertical du coulis-seau et est maintenu axialement de part et d'autre par des épaulements 57 58. Son axe est désigné par 59» L'extrémité supérieure 60 du goujon de réglage pénètre dans un évidement transversal 62 d'un boulon de cylindre 61 déplaçable dans un alésage horizontal du couvercle. Cet alésage est, à droite de la Fig. 4» obturé par un couvercle 63, mais à l'extrémité gauche est disposée une vis 64 maintenue axialement par des épaulements et qui pénètre dans un filetage du boulon de cylindre 61 et comportant à l'extérieur vin bouton de réglage 65* En tournant le bouton 65, l'axe du goujon de réglage 56 peut être déplacé par rapport â l'axe fixe 49 de l'arbre 23 du piston rotatif et de ce fait a lieu la détermination de l'excentricité je. La course du piston de pompe prend alors la valeur 2e et les positions limites du pis-.on sont atteintes lorsque la rainure 50 est perpendiculaire à l'axe de propulsion 15» c'est-à-dire transversalement par rapport à l'admission et la sortie. Suivant le dessin,la chambre d'évacuation 66 a atteint son volume maximum et la chambre 67 son minimum.-loi le réglage est prévu pour un maximum d'excentricité _e . Il ressort de la,Fig. 5 que la conduite d'évaouation 36 et la conduite d'admission 38 accusent vers la pompe des évasements 68, 69 ®£ forme de croissant pouvant s'étendre sur 100® depuis les points 70 à 73« Aussi les extrémités de la rainure 50 sont-elles supposées arrondies de manière qu'elles aboutissent dans la position finale représentée aux liei; en question en déterminant un angle de 80®. La position de travail représentée ici correspondrait au point 3 de la Fig. 2 et la vitesse d'expulsion prendrait l'allure des courbes 1 et 1*. La position des roues deii-^ tées 24 et 25 de la Fig. 3 permet aussi de reconnaître que dans cette position le 9 de la vitesse d'étranglement de la courbe 6 est atteint. 72 15983 2134713 Lorsque, suivant la Fig. 5» le piston rotatif 46 continue à se mouvoir dans le sens de la flèche 74, il s'établit à l'endroit 71, par l'intermédiaire de l'évasement 68, la liaison de la chambre d'expulsion 66 avec la conduite d'évacuation 36 et la projection agissante 5 de l'excentricité entre les axes 49 et 50 diminue de plus en plus de sorte que le piston 51 commence à quitter sa position finale tout en resserrant davantage le volume 66. De la même façon a lieu à l'endroit 73 la liaison entre 67 et 38 par l'intermédiaire de 69, de sorte que la masse de remplissage, mi-10 se sous légère pression par la pompe d'alimentation, peut pénétrer dans l'espace 67 qui s'amplifie de plue en plus. Les vitesses d'évacuation et d'admission augmentent jusqu'à ce que,sous un angle de rotation de 90° (respectivement 270°), la rainure 50 est orientée dans la direction de l'axe de propulsion 15* Du fait que par les pignons 21, 22 une réduction 15 dans le rapport 1 t 2 est obtenue, les pignons elliptiques 24,25, sous un angle de rotation de 90° de la pompe, ont tourné de 180° et de ce fait la rotation de l'étrangleur s'est modifiée jusqu'au minimum 7« Lorsque les points 70 à 73 sont distancés de 90°, il se produirait un angle a « 5°> c'est-à-dire moitié de la représentation de la 20 Fig. 2. Les portions 5 n'auraient qu'une largeur moitié moindre et ne modifieraient guère la matière remplie. Entre deux phénomènes de remplissage il se produirait une pause de 2a « 10e qui, dans la majeure partie des cas, suffit pour faciliter l'étranglement. Dans la forme d'exécution de la Fig. 6, l'évasement 68 de forme 25 de croissant à la sortie est supprimé de sorte qu'entre les points 70* et 71* il se produit un angle c * 60° et entre 72' et 73' un angle d = 140t. Du cSté de l'évacuation l'angle devient f - c + b « 140°. Afin que les espaces 66 et 67 qui, sous l'angle 2a, varient leur volume, ne restent pas obturés, l'angle d s'étend sur 140®, o'est-à-dire que la con-30 duite d'admission 38 demeure sur un angle de 220° en liaison avec les deux chambres d'avacuation. En cas de fermeture complète par rapport à la sortie, conformément à 2a, 1*alimentation peut avoir lieu de 66 à 67 ou inversement. Du fait que ceci ne se produit qu'au voisinage du point mort, c'est-à-dire sous l'angle 2a * 40°, il ne se produit pas de pestes d'ad-35 mission appréciables et il est évité que la, chair à saucisse soit inutilement comprimée. En principe, le fonctionnement correspond aux courbes 1a et 1a* de la Fig. 2. Se diffèrenxiant de la Fig. 2, la forme d'exécution suivant la Fig. 2a prévoit une pause 2a tout à la fin du phénomène d'évacuation, c% st--40 à-dire de la surface comprise dans la courbe sinusoïdale il est retranché 72 15983 -7- 2134713 à la fin une portion 5a de largeur double par rapport à celle de la portion 5 de la Fig. 2. Mais ici l'évacuation commence avec la vitesse de propulsion zéro au point 3. Avec ce point coïncide également le maximum 9 de la courbe 6 pour la vitesse d'étranglement. On parvient de cette 5 manière à réduire la contcàinte du boyau au début du remplissage. Le dénouement rapide du remplissage nta cependant, quant à l'effort à subir par le boyau, pas une importance immédiate, mais permet de déterminer plus vite et d'une manière plus précise l'endroit exact de l'étranglement. En outre, la vitesse maximum d'étranglement est reportée à la fin 10 de la pause, c'est-à-dire que presque la totalité d'accroissement de vitesse a lieu durant oette période, pendant que les vitesses élevées d'étranglement se raccordant au maximum 9 se situent dans la phase de l'augmentation progressive de la vitesse de propulsion. Ainsi qu'il ressort.de la disposition de la Fig. 6, le déoalage 15 de la pause 2a est obtenu en oe que l'axe 75 du boulon de cylindre 61 (Fig. 3 et 4) est relié de biais à l'articulation 56 en formant un angle a par rapport au plan transversal 76. L'axe 75, dans la Fig. 6a, coïncide avec le plan médian de la rainure 5°* le piston 51 a atteint sa position finale correspondant au point 3 du diagramme de la Fig. 2a. La position 20 biaise peut être obtenue en tournant le couvercle 45 dans l'alésage de passage 44, y compris la modification sans à-coups de la valeur a. L'invention ne se borne pas aux formes d'exécution représentées et décrites ci-dessus. Ainsi l'étrangleur n'est pas obligatoirement à commander au moyen de pignons elliptiques: on pourrait avoir recours à d'au-25 très roues non rondes ou modifier la démultiplication d'une manière différente. L'étrangleur n'a pas besoin de se mouvoir à une vitesse percevable, mais la variation de vitesse peut s'aooomplir de manière que le minimum 7 devienne égal à zéro. En outre il n'est pas nécessaire d'accélérer immédiatement après avoir atteint cette valeur zéro, c'est-à-dire que l'é-30 "toa^Sleur peut, en caB à «-une phase de remplissage relativement longue, être immobilisé pendant wn laps de temps déterminé. Ceci a une importance particulière lorsque l'étrangleur, pour une raison quelconque, doit être propulsé d'une manière distincte ne dépendant que du dispositif d'entraînement de la pompe. 35 II faut cependant veiller à ce qu'une certaine valeur de l'accé lération ou de la décélération ne soit pas dépassée. Cette valeur peut par exemple être déterminée expérimentalement sur la qualité du boyau à utiliser. De part et d'autre du maximum 9 les contraintes exercées sur le boyau doivent, autant que possible, être maintenues constantes.Aussi le 40 changement entre l'accélération et la décélération doit se produire d'une 72 15983 -8- £1347.13 manière continue. La pompe représentée comportant dans un piston rotatif un piston de mouvement de va-et-vient à double effet, présente l'avantage que le piston rotatif agit lui-même en tiroir de commande et conditionne par 5 la suite des espaces relativement restreints d'où, résulte line meilleure constance de volume. Il est cependant possible de substituer à cet'te pompe un tiroir rotatif à quatre voies qui commande deux espaces de refoulement à l'extérieur. Un piston à double effet s'y prêterait aussi. Mieux vaut-il cependant, dans ce cas, avoir recours à deux cylindres coaxiaux 10 dépassant des deux côtés dans lesquels se déplacent de sème façon deux pistons rigidement reliés. Aussi l'emploi de trois ou un plus grand nombre de chambres de refoulement est possible lorsque, pour un refoulement donné, la vitesse doit être limitée. Dans le but de réduire le volume derrière la pompe, 15 la douille 29 peut être de beaucoup raccourcie en remplaçant par exemple le palier 30 par un support axial réduit en conséquence. L'application de l'installation ne se borne pas au remplissage de boyaux à saucisses mais peut également s'étendre à l'empaquetage de fromages à tartiner ou autre produit pâteux. 72 15983 7134713 BEVSHDICAflOBS 1) Installation servant à portionner et étrangler -une masse pâteuse telle que chair à saucisses et autre, dans un "boyau au moyen d'une pompe à dosage entraînée mécaniquement et débitant des portions de poids constant, combinée avec une embouchure de remplissage de laquelle le boyau 5 à remplir est retiré à l'opération de remplissage et un étrangleur pour séparer dans le boyau des portions éjectées de l'embouchure par tortionnement de celui-ci entre deux phases de refoulement de la pompe, caractérisée en oe qu'il est fait usage d'une pompe de refoulement comme pompe doseusejcomprenantjau moins deux chambres de refoulement et où 10 la pause entre deux opérations successives de remplissage est plus courte que celles-ci et que l'étrangleur est entraînable d'une manière continue. 2) Installation suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'étrangleur est également entraîné mécaniquement par pulsation, les mé«* 15 canisses commandant l'étranglement et le remplissage étant réglé* de telle façon que le maximum de la vitesse d'étranglement se situe au voisinage de deux opérations consécutives de remplissage, tandis que le minimum se situe au voisinage de la vitesse de remplissage maximum. 3) Installation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le ma-20 ximum de la vitesse d'étranglement, par rapport au phénomène de remplissage qui suit, est décalé au point de vue du temps coïncidant par exemple avec le début du remplissage. A) Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 2 et 3> carac térisée en ce que la vitesse dè remplissage croit plus lentement qu'elle 25 ne diminue. 5) Installation suivant la revendication 4» caractérisée en ce que le phénomène de remplissage s'accomplissant sensiblement d'une manière sinusoïdale est temporairement interrompu après avoir dépassé la vitesse maximum. 30 6) Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 5»caractérisée en ce que dans le dispositif d'étranglement est prévu une transmission fonctionnant au rythme du mécanisme avec des vitesses périodiquement variables. T) Installation suivant la revendication 6, caractérisée par un mécanisme 35 de commande dont la vitesse d'évacuation se situe en majeure partie dans son minimum ne se rapprochant que pendant un temps très court du maximum. 8) Installation suivant la revendication 6, caractérisée par une transmission à engrenages elliptiques avec deux roues elliptiques qui 72 15983 -10- Z134713 chacune sont axées sur l'un de leurs foyers. 9) Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 6,7 ou 8, caractérisée en ce que la commande est insérée directement devant l'extrudeur et raccordée avec une pompe à dosage, disposée entre l'ex-5 trudeur et la conduite alimentaire, à un arbre d'entraînement commun. 10) Installation suivant l*une ou l'autre des revendications 1,4»5 9$ caractérisée en ce qu'une pompe à piston à doublsjeffet est prévue. 11) Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce qu'une pompe à pistons rotatifs comprend, transversalement à l'axe de ces 10 pistons, un piston oscillant à double effet. 12) Installation suivant la revendication 11, caractérisée en ce que le piston oscillant accuse transversalement à son guide un autre guide pour un coulisseau monté mobile sur un goujon de réglage disposé parallèlement à l'axe des pistons rotatifs et pouvant transversalement 15 être décalé excentriquement par rapport à cet axe. 13) Installation suivant la revendication 12, caractérisée en ce que le goujon de réglage est disposé sur un tiroir réglable dans un couvercle du boîtier de la pompe. 14) Installation suivant la revendication 13» caractérisée en ce que le 20 oouverole, avec le guide du tiroir, est réglable par rotation autour de l'axe du piston rotatif. 15) Installation suivant l'une ou l'autre des revendications 1,10 ou 11, caractérisée en ce que l'angle d'ouverture formé entre un organe de commande rotatif et une embouchure de sortie est au maximum quatre 25 fois plus grand que l'angle de fermeture par rapport à cette embouchure. 16) Installation suivant la revendication 15» caractérisée en ce que l'angle d'ouverture entre l'organe de fermeture rotatif et l'ouverture d'admission est, par rapport à l'angle de fermeture, supérieur à 180°.