Brevet FR2178832A1 — publié le 19731116

L'invention se rapporte à une installation pour le dosage de produits liquides ou visqueux sur des machines de conditionnement du type de celles comportant une canne de remplissage autour de laquelle est formée une gaine soumise à des moyens la déplaçant le long de cette canne et dont ltextrémité infé- rieure est fermée par une soudure transversale formant, dune part, une poche apte à recevoir le produit distribué par la canne et, d'autre part, un sac contenant la dose précédemment distribuée. De façon connue, pour doser précisément et rapidement des liquides, il est nécessaire d'utiliser des pompes L'application de ces dernières aux machines de eonditionnement comportant des cannes de remplissage longues* entraxe des difficultés qui sont de trois ordres : d'une part, il se produit à la sortie de la canne de remplissage des prises d'air qui permettent à l'air, contenu entre la canne et la gaine, de pénétrer à l'intérieur de la première et de remonter dans celle-ci jusqu'à la pompe, ce qui entraxe des écarts dans le dosage ;; lu d'autre part, en raison de la vitesse du produit liquide à sa sortie de la canne, il se forme de la mousse, ce qui modifie les conditions de remplissage de la poche formée à l'extrémité de la gaine et entratne des imprécisions dans le dosage i - et, de plus, les mouvements rapides des organes interrompant l'écoulement du produit liquide entratnent des coups de béliers dans les tuyauteries d'amenée de ce produit. Ltinstallation selon la présente invention a pour but de résoudre pratiquement toutes ces difficultés, tout en permettant d'obtenir une très grande précision de 11 ordre de plus ou moins un gramme pour une dose d'un litre, à une cadence de l'ordre de 2000 litres à ltheure, et cela mtme avec des liquides ayant un écoulement difficile, tels que le lait. Oette installation est caractérisée en ce qu'elle comprend d'amont en aval a) un réservoir étanche formant amortisseur dont la partie inférieure est raccordée à une conduite d'amenée du liquide à doser et dont la partie supérieure comporte un robinet de purge dont la position verticale, sur ce réservoirs est déterminée par la hauteur du liquide devant filtre emprisonné dans ce dernier, b) un clapet d'aspiration apte à isoler les parties aval et amont de l'installation dans la phase d'aspira- tion c) une pompe aspirante et foulante actionnée par un vérin à double-effet sous le contrtle d'une électro-valve et associé à des butées de fin de course et d) un clapet de sortie disposé à ltextrémité libre de la canne et relié à un vérin à double effet contrtlé par une électrovalve dont le circuit électrique de pilotage comporte au moins un contact, de position réglable, apte à ouvrir ce circuit en fin de course de refoulement de la pompe0 Ainsi, dans la phase de refoulement, la pompe débite une quantité déterminée de liquide qui stéchappe par l'embout de la canne de remplissage dont le clapet de sortie est ouvert.Lorsque le vérin actionnant la pompe arrive en fin de course, mais avant que son mouvement soit interrompu, le clapet de sortie de la canne de remplissage est fermé, afin d'éviter toute entrée d'air. Dans la phase suivante, ou phase dtaspiration, le clapet d'aspiration se soulève et permet au liquide à conditionner, provenant dtun réservoir, de pénétrer dans la pompe.En fin d'aspiration, le clapet se ferme et l'énergie cinétique du liquide en déplacement est absorbée par le réservoir amortisseur, Dans une forme préférée d'exEcution de de l'invention, l'ex- trémité de la canne de remplissage comporte un embout antimoussant constitué par une grille cylindrique qui, disposée coaxialement et autour de l'extrémité de ladite canne, stétend de part et d'autre de ladite extrémité et est entourée dans sa partie ceinturant cette dernière par une bague, tandis que son extrémité libre est conformée en convergent tronconique. De la sorte, lorsque le clapet de sortie de la canne est ouvert, le liquide sortant de la canne est tout d'abord dévié par le clapet en direction de la partie de la grille entourée par la bague. En raison de la présence de cette bague et des perforations de la grille, lténergie du liquide est partiellement absorbée. Le liquide ne pouvant pas stéchapper directement de cette zone, en raison de la bague, il quitte l'embout en passant à travers les perforations de la partie de la grille disposée au-dessus de l'extrémité de la canne ou par l'extrémité libre de cette grille formant convergent. L'utilisation de cet embout permet de supprimer la formation de toute mousse et emss8che toute remontée d'air à liinté rieur de la canne de remplissage. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette installation. Figures 1 et 2 sont des vues schématiques montrant les éléments de l'installation dans les phases, respectivement, d'aspiration et de dosage ; Figure 3 est une vue partielle en coupe montrant à plus grande échelle une forme d'exécution du robinet de purge du réservoir étanche ; Figure 4 est une vue partielle en coupe longitudinale de l'extrémité de la canne de remplissage montrant une forme d'exécution de l'embout antimoussse Figure 5 est une vue schématique montrant une variante de réalisation de cette installation au début de la phase de dosage. Cette installation comporte, de façon connue, une cuve 2 contenant le produit à doser et par exemple du lait. Elle est utilisée en combinaison avec une machine de conditionnement du type de celle comportant une canne de remplissage 2 autour de laquelle est formée une gaine 4. Selon l'invention, cette installation comporte, dtune part, sur le circuit conduisant le liquide à doser de la cuve 2 à la canne 3 un réservoir étanche 5, un clapet d'aspiration 6 et une pompe aspirante et foulante 7 et, d'autre parts à 11 extrémité de la canne 3 un clapet de sortie 8. Le réservoir étanche 2 est disposé verticalement et comporte, dans sa partie supérieure, un robinet de purge 2. Sa partie inférieure est raccordée à une canalisation 10 provenant du réservoir 2. La position du robinet de purge 2 est déterminée en fonction de la hauteur du matelas d'air 12 qui doit entre emprisonnée dans le réservoir, donc en fonction de la quantité de liquide contenue dans ce réservoir, quantité qui est nécessairement supérieure à la quantité dosée par la pompe 2. Dans la forme d'exécution montrée à la figure 3, ce robinet 2 est constitué par un corps 13 fixé de façon amovible et avec étanchéité sur la paroi du réservoir 20 Le corps a comporte un alésage cylindrique 14 raccordé par une partie tronconique a à un ajutage 16 communiquant avec l'intérieur du réservoir 2, Cet ajutage est normalement fermé en position d'utilisation par une bille 17 qui est plaquée contre la partie tronconique 15 par un poussoir 18 coulissant dans l'alésage 14 et solidaire d'un bouton de manoeuvre 19 vissé sur le corps 1fo Un perçage 20 met en communication l'alésage 14 avec l'extérieur afin que, lorsque le poussoir 14 est reculé, et que l'ajutage 16 est libéré, l'air contenu dans le réservoir puisse s'échapper à l'extérieur. Il est à noter que tous les éléments de ce robinet peuvent être démontés pour faciliter son nettoyage et sa stérilisation0 Le clapet d'aspiration 6, de type équilibré, est lié par une tige 22 à un piston 23 dont le diamètre extérieur est égal au diamètre intérieur du siège du clapet. Dans cette forme d'exécution, 11 effort de fermeture du clapet est engendré par un ressort de rappel 24. Il faut remarquer que l'utilisation d'un clapet équilibré permet de rendre son fonctionnement indépendant de la hauteur du liquide contenu dans la cuve 2, puisque ce liquide exerce sur ce clapet des efforts opposés de mQEae valeur qui s'annulent. De ce fait, l'effort nécessaire pour ouvrir le clapet n'est déterminé que par la valeur des moyens de rappel de ce dernier0 La pompe aspirante et foulante 7 est liée à la tige d'un vérin à double effet -22, de type pneumatique ou hydraulique, dont 11 alimentation est contrelée par une électrovalve 26.La course du vérin et, en conséquence, le dosage assuré par la pompe 2, est déterminée par des butées mécaniques 27 fixées de façon réglable dans la trajectoire de l'un des éléments de la tige 25a du vérin, et notamment d'une pièce 28 fixée sur ladite tige. Le clapet de sortie 8, disposé à l'extrémité inférieure de la canne ), est relié par une tige 29 à un vérin à double effet 50, de type pneumatique ou hydraulique, dont le fonctionnement est contrelé par une électrovalve 32, Le circuit électriw que de pilotage de cette électrovalve comporte un interrupteur 33, normalement fermé, constitué par un contact de fin de course disposé dans la partie finale de la trajectoire de la pièce 28 solidaire de la tige du vérin 25 de la pompe.Les circuits électriques de pilotage des électrovalves 26 et 52 comportent une branche commune munie d'un interrupteur 2t et d'un contact 22 dont le fonctionnement est progrnsmé par une came rotative 36, Enfin, la canne de remplissage comporte, à son extrémité inférieure, un embout antimoussant désigné de façon générale par 220 Dans la forme d'exécution représentée à la figure 4 cet embout est essentiellement constitué par une grille cylindrique 38 s'étendant de part et d'autre de l'extrémité libre de la canne ). Dans sa partie supérieure, cette grille est rendue solidaire d'un support 59 fixé sur une bague 40 calée sur la canne 2. Dans sa partie correspondant à l'extrémité de la canne 3 la grille 38 est entourée par une bague non perforée 42 qui est plaquée sur sa périphérie. Cette bague comporte des pattes radiales 43 ayant pour fonction d'éloigner la gaine 4 de l'extrémité de la canne de remplissage 3. Enfin1 l'extrémité libre de la bague 2 est conformée en convergent tronconique 44, et comporte donc une ouverture 45. Préalablement à toute opération de dosage, il est nécessaire d'ouvrir le robinet de purge 2 jusqu'à ce que le liquide à conditionner parvienne au niveau de ce robinet, afin de s'assurer que le liquide contenu dans ce réservoir est au niveau de ce robinet et que le matelas d'air amortisseur 12 a la hauteur requise. Cette opération est à répéter à chaque démarrage de l'installation. Dans la phase d'aspiration, l'électrovalve 26 est actionnée par des moyens de rappel, afin que le vérin 22 soit animé d'un mouvement de translation dans le sens de la flèche 46 de figure 1. Sous l'action de ce mouvement, le piston 7a de la pompe 2 se déplace dans le mtme sens et crée une dépression qui entraxe l'ouverture du clapet d'aspiration 6e il en résulte que le liquide, contenu dans la cuve 2 auquel s'ajoute une partie du liquide contenu dans le réservoir amortisseur 2, pénètre dans le corps de pompe. Dans la phase suivante, ou phase de dosage, la came rotative 56 ferme le circuit électrique de pilotage des électro~ valves 26 et 2. De ce fait, l'électrovalve 26 inverse le sens d'alimentation du vérin 25 qui se déplace alors dans le sens de la flèche 47 de figure 2. Durant ce déplacement, le fluide chassé du corps de pompe vient dans la canne de remplissage 2 dont le clapet de sortie 8 est ouvert par le vérin . Durant ce mouvement, le clapet d'aspiration 6 est fermé grtce à la pression régnant dans les canalisations. Il faut noter que, bien que la fermeture du clapet 6 s'effectue très rapidement, la présence du réservoir 2 emptche la formation de coups de béliers dans la canalisation 10 allant au réservoir 2. En effet, dès que le clapet 6 est fermé, le réservoir 2 forme accumulateur en absorbant le liquide quireste en mouvement dans la canalisation 10. Avant que le vérin 25 arrive en fin de course, il actionne le contact 33 et entratne ainsi l'interruption de l'alimentation de l'électrovalve 32. Sous l'action de ses moyens de rappel, de type quelconque, celle-ci inverse le sens d'alimentation du vérin 30 et entrain la fermeture de la canne de remplissage Zo Le contact 33 est disposé de façon réglable afin que la fermeture de la canne 3 par le clapet 8 s' effectue quelques fractions de secondes avant que le piston 7a de la pompe 7 arrive en fin de course, afin d'empocher toute entrée d'air dans le dispositif de dosage par la canne de remplissage ). Gracie à 1'embout antimoussant 22, lorsque le clapet de sortie 8 est en position d'ouverture, le liquide sous pression quittant la canne 5 est renvoyé par ce clapet contre la partie de la grille 22 entourée par la bague 42. Ne pouvant pas s'échap- per à cet endroit par la grille, qui absorbe cependant une partie de son énergie cinétique, le liquide tend soit à remonter à l'intérieur de la grille 22 pour passer à travers ses perforas tions non obturées par la bague 42, comme indiqué par les flèches 48 à la figure 4, soit à descendre pour venir sur la partie tronconique 44 de cette grille.A cet endroit, le liquide peut traverser librement la partie conique de la grille ou ruisseler sur le convergent pour s'échapper normalement par l'ouverture 45 de ce dernier. Des essais ont montré que cet embout supposait à la formation de toute mousse et à toute entrée dair dans la canne 2, La figure 5 montre une variante de réalisation de cette installation dans le cas de son application aux liquides particulièrement piteux ou très visqueux, Dans ce cas, le clapet dtaspiration 6, isolant la pompe 7 de la partie amont de l'installation, est calé directement sur la tige d'un vérin à double effet 50, Ce dernier est alimenté par une électrovalve 52 dont le circuit d'alimentation est en parallèle à ceux des électrovalves 26 et 32. Ainsi, chaque fois que la came 36 ferme le circuit électrique d'alimentation de l'électrovalve 26, les électrovalves 2 et 52 sont également alimentées et assurent, simultanément,au déplacement du piston 7a dans le sens de la flèche 47, l'ouver- ture du clapet 8 et la fermeture du clapet 6. De préférences et pour éviter que, dans cette phase et durant leur déplacement, les clapets 8 et 6 puissent occuper simultanément une position intermédiaire d1 ouverture favorisant une arrivée d'air dans le réservoir 2 et une modification du dosage, le circuit d'alimentation électrique de llélectrovalve 2g comporte un dispositif retardeur 52 constitué par exemple par un relais. qui ne ferme ce circuit que quelques dixièmes de second des après que l'électrovalve qui ait été actionnée. Ainsi, le clapet 8 n'est ouvert qutaprès fermeture effective du clapet d'aspiration 6. Il est évident que les électrovalves 26 et 52 peuvent titre remplacées par une seule électrovalve contrtlant le fonctionnement de la pompe 7 et du vérin 5Q. Enfin, il faut noter que dans le cas du dosage de liquides très visqueux, il n1 est pas nécessaire d'utiliser l'embout antimoussant 43. Comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette installation qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation comportant des moyens équivalents. - REVENDICATIONS lo - Installation pour le dosage de produits liquides ou visqueux sur des machines de conditionnement du type de celles comportant une canne de remplissage autour de laquelle est formée une gaine, caractérisée en oe qu'elle comprend amont en aval a) un réservoir étanche formant amortisseur dont la partie inférieure est raccordée à une conduite d'amenée du liquide à doser et dont la partie supérieure comporte un robinet de purge dont la position verticale, sur ce réservoir, est déterminée par la hauteur du liquide devant titre emprisonné dans ce dernier1 b) un clapet dtaspiration apte à isoler les parties aval et amont de l'installation dans la phase d'aspiration1 c) une pompe aspirante et foulante actionnée par un vérin à double effet sous le contrtle d'une électrovalve et associé à des butées de fin de course et d) un clapet de sortie disposé à l'extrémité libre de la canne et relié à un vérin à double effet contrtlé par une électrovalve dont le circuit électrique de pilotage comporte au moins un contact, de position réglable, apte à ouvrir ce circuit en fin de course de refoulement de la pompe, 20 - Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet d'aspiration de type équilibré est solidaire de moyens de rappel à ressort. 3. - Installation selon la revendication 1 caractérisée en ce que le clapet d'aspiration est solidaire d'un vérin à double effet alimenté par l'intermédiaire d'une électrovalve dont le circuit électrique d'alimentation est en parallèle avec celui de l'électrovalve contrtlant le fonctionnement du vérin de la pompe. 4o - Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le circuit d'alimentation de de l'électrovalve commandant le vérin du clapet de sortie comporte un dispositif électrique retardant le fonctionnement de ce clapet jusqu'à ce que le clapet d'aspiration soit fermé, 5. - Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les électrovalves,contr8lant le fonctionnement, respectivement, du vérin de la pompe, du vérin du clapet de sortie et, éventuellement, du vérin du clapet d'aspiration, comportent, sur une branche commune de leurs circuits électriques de pilotage, un interrupteur à fonctionnement programmé notamment par une came rotative 6. - Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'extrémité de la canne de remplissage comporte un embout antimoussant constitué par une grille cylindrique qui, disposée coaxialement et autour de l'extrémité de ladite canne, s'étend de part et d'autre de ladite extrémité et est entourée, dans sa partie ceinturant cette dernière, par une bague, tandis que son extrémité libre est conformée en convergent tronconique.