Brevet FR2322092A1 — publié le 19770325

La présente invention, dle à la collaboration de Messieurs Mau rice LEBRET et Raymond PElIE-tXON tJ est relative aux -dispositifs que l'on appelle " becs de soutirage", de remplissage .utomatique et isobarométrique de bouteilles en liquides ,et notamment boissons non gazeuses, dites " plates ", du type comprenant une cuve de liquide, un canal de remplissage vertical et tubulaire communiquant avec cette cuve à travers son fond et présentant une partie inférieure de coulée qui est montée coulissante verticalement et de section inférieure à celle du goulot d'une bouteille à remplir, cette partie inférieure formant également un clapet, un tube évent fixe disposé suivant l'axe du canal de remplissage et à l'intérieur de celui-ci, ce tube évent étant ouvert à son extrémité inférieure, tandis que cette extrémité inférieure, pré sentant un orifice d'entrée d'air, peut pénétrer à l'intérieur de la bouteille à remplir, le tube évent définissant également un siège de clapet sur lequel peut venir s'appliquer le clapet du canal de remplissage ou s'en éloigner, pour ménager un passage de coulée, sous l'effet d'un coulissement de la partie du canal formant clapet. Cet ensemble de forme générale tubulaire est appelé "bec de soutirage " et il est monté généralement verticalement en un ou plusieurs exemplaires au-des sous de la cuve de liquide et forme ainsi avec la cuve une installation appelée soutireuse ". En général, c'est la bouteille à remplir elle-même, mobile verticalement dans l'axe du bec de soutirage, qui provoque le début et la fin de son remplissage en déplaçant le canal de remplissage et en actionnant ainsi le clapet. Le déplacement du canal de remplissage est réalisé par exem ple par coulissement de celui-ci à l'intérieur d'un tube de guidage ou fourreau solidaire de la cuve de liquide. Dans la technique connue, l'étanchéité néces saire entre le canal de remplissage et le tube ou fourreau de guidage est réalisée par interposition entre ces deux organes de joints coulissants. De tels joints coulissants présentent des inconvénients. Tout d'abord, en vue d'une parfaite étanchéité, et pour des raisons d'hygiène, il est nécessaire de prévoir une garniture d'étanchéité convenablement comprimée entre le fourreau de guidage et le canal de remplissage. Cette compression ne peut etre effectuée, ni par le liquide lui-m8me car sa pression est trop faible, ni par un dispositif de serrage ou de compression car ce dispositif occasionne raiX des rétentions de liquide, dont il pourrait résulter des fermentations non hygiéniques du liquide. Ensuite, la compression d'une garniture d'étanchéité crée un effort de coulissement du canal de remplissage dans le fourreau de guidage. Mais cet effort de coulissement qui est en général fourni par la bouteille à remplir est excessif pour une bouteille en matière plastique déformable et risque de provoquer une déformation et une détérioration de celle-ci. On hésite donc à utiliser de telles bouteilles en matière plastique. Enfin, une telle garniture d'étanchéité coulissante nécessite un état de surface parfait des parois des organes en contact avec la garniture. Cet état de surface est difficile à réaliser, et même s'il l'est, il subit inévitablement des rayures irrémédiables,lors du coulissement. En outre,lors de ce coulissement, l'usure de la garniture d'étanchéité est inévitable de sorte que l'étanchéité est à contrôler périodiquement. L'invention a pour butant de remédier à ces inconvénients. Elle a donc pour objet- un dispositif de remplissage du type des fini ci-dessus, caractérisé en ce que ladite partie inférieure du canal de rempli ssage est raccordée à la cuve au moyen d'une gaine tubulaire déformable dans le sens axial du canal de remplissage. Grâce à cette liaison par une gaine déformable entre la cuve et le canal de remplissage il n'y a plus de difficultés d'état de surface ni d'usure par fncpttement puisque la gaine peut s'allonger ou se rétracter en suivant les mouvements du canal de remplissage. n en résulte une grande simplification de fabrication et une grande sécurité de fonctionnement. Par ailleurs, le liquide n'est plus en contact avec l'air dans le dispositif;de remplissage supprimant ainsi tout risque de fermentation non hygiénique. D'autres caractéristiques et avantages apparaftront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, - la Fig. 1 est une vue schématique d'une sou-tireuse - la Fig. 2 est une vue schématique en coupe d'un bec de soutirage muni d'une gaine tubulaire en forme de soufflet suivant l'invention, en position de repos; - la Fig. 3 est une vue schématique en coupe analogue à la Fig. 2 du bec de soutirage à la fin du remplissage d'une bouteille - les Fig. 4 et 5 sont des vues schématiques et partielles, à plus grande échelle, de variantes de gaines se présentant sous la forme d'un soufflet muni d'anneaux d'armature; - les Fig. 6 et 7 sont des vues partielles de détails de la Fig. 5 illustrant la position d'un anneau d'armature dans un soufflet respectivement en état d'aplatissement et en état d'allongement. En se référant tout d'abord à la Fig. 1, on voit qu'une installation de remplissage ou " soutireuse " à laquelle le dispositif de l'invention peut etre appliquée comporte une cuve C remplie d'un liquide L, par exemple une boisson non gazeuse ou " plate ", ce liquide devant être versé dans des bouteilles B, par exemple en matière plastique, qui se déplacent à l'aide d'un transporteur T et qui peuvent être soulevées par groupe, à l'aide d'un élévateur E, tous ces organes étant connus et n'appartenant pas à l'invention. Dans le cas représenté, la cuve C supporte six " becs de remplissage " BR fonctionnant de concert lorsque l'élévateur E soulève les bouteilles B.La cuve C est raccordée en outre, d'une part, à un conduit CL d'alimentation en liquide et à un conduit CR d'aspiration ou de réglage de pression pour mettre le liquide L sous une légère dépression ou éventuellement sous une légère surpression. Les Fig. 2 et 3 représentent l'un des six becs de remplissage réalisé selon un mode d'exécution de l'invention. Un tel bec de remplissage comporte - un ensemble statique: fond de cuve, tube évent avec canule de coulée, et fourreau de guidage; - un ensemble de longueur variable: canal de remplissage et gaine déformable. 1") L'ensemble statique: n comprend le fond 1 de la cuve C, contenant par exemple, un liquide " plat " L pourvu à sa partie inférieure d'une large ouverture circulaire de prise 2 d'axe X-X au dessous de laquelle est monté coaxialement le bec de soutirage BS suivant l'invention. La paroi inférieure horizontale de la cuve C n'est que partiellement représentée sur les Fig. 2 et 3. Contre l'ouverture 2 et au-dessous de celle-ci est fixé de manière étanche un cône de coulée 3 également d'axe X-X. Ce cone de coulée 3 est entouré par la bride 4a d'un fourreau de guidage 4, fixée au fond 1 à l'aide de vis 4b par exemple. Dans l'ouverture 2 est fixée une bague de centrage 5 sur laquelle est soudé un tube de retour d'air ou tube évent 6 de diamètre gçnS blement inférieur à celui de l'ouverture 2. La bague de centrage 5 laisse passer le liquide L à travers le cône 3 par une large section annulaire. L'extrémité suprieure du tube 6 (Fig. 1), débouche au dessus du niveau du liquide L dans la cuve 1. Son extrémité inférieure est solidaire d'une canule de coulée 7. La canu le de coulée 7 est traversée radialement par deux orifices évent superposés 8 et 8a prolongés par deux trous correspondants à travers la paroi du tube évent 6. Juste au dessous de l'orifice évent inférieur 8a, la canule 7 porte une bague d'étanchéité et de butée 9 formant siège de clapet pour la tranche inférieure 10 d'un canal de remplissage 11 décrit ci-après.La canule de coulée 7 a un diamètre sensiblement inférieur à celui du goulot d'une bouteille B dans lequel elle est destinée à pénétrer. Extérieurement le fourreau de guidage 4 comporte une tubulure radiale ou un raccord tubulaire 12 débouchant dans sa cavité, et susceptible d'être raccordé avec une source de fluide sous pression ou bien une source de vide- (aspiration) (non représentée) ou simplement avec l'at mosphère. 2") L'ensemble de longueur variable Selon une caractéristique essentielle de l'invention, cet ensemble comprend une gaine déformable 13, coaxiale à l'axe X-X du bec de remplissage et formée, selon le mode de réalisation représenté, par un soufflet tubulaire élastique, en matériau élastomère par exemple. Ce soufflet constitue la partie supérieure du canal de remplissage 11 et comprend une collerette intérieure, supérieure 14 qui est maintenue de manière étanche dans une gorge périphérique de la petite base inférieure du cône de cou lée 3 et par une collerette intérieure 15 encastrée dans une gorge périphérique d'un manchon principal 16, formant essentiellement la partie inférieure du canal de remplissage 11.Les collerettes 14 et 15 sont formées par des portions renforcées en épaisseur par rapport à l'épaisseur courante du soufflet 13 et fr- ment ainsi des bourrelets encastrés et adaptés de manière étanche dans les gorges correspondantes du cône 3 et du manchon 16. Ainsi, le soufflet tubulaire 13 raccorde le cône fixe 3 appartenant à l'en-semble statique, à la partie inférieure du canal de remplissage 11 mobile appartenant à l'ensemble de longueur variable. Le diamètre minimal du soufflet 13, c'est-à-dire le diamètre mesuré intérieurement au fond des plis circulaires est au moins égal au diamètre intérieur du manchon 16, lui-même nettement supérieur à celui du tube évent 6. Le diamètre extérieur du manchon 16 est égal ou légèrement inférieur au diamètre intérieur du fou-rreau tubulaire 4.Le manchon 16 est prolongé vers le bas par une tubulure de coulée 17 de diamètre intérieur légèrement plus faible que - celui du manchon 16 mais à peu près égal au diamètre extérieur de la canule de coulée 7 sur laquelle il peut coulisser formant ainsi un clapet 18, en venant s'appliquer par sa tranche inférieure sur la bague de butée et d'étanchéité 9, qui forme siège et en obturant les orifices évents 8 et 8a et un orifice de coulée 19 ménagé dans la canule 7. Entre le manchon principal 16 et la tubulure 17 est fornS un épaulement circulaire extérieur de transition 20 sur lequel est collée en contact étanche avec la tubulure de coulée 17 une bague d'étanchéité épaisse 21, en matériau élastomère, de préférence, sur laquelle vient s'appliquer le goulot d'une bouteille B qui, dans cet exemple, est en matière plastique. Le manchon 16 porte à sa partie inférieure, en s'étendant vers le haut à partir de l'épaulement 20, une jupe tubulaire 22 de guidage extérieur coulissant extérieurement sur le fourreau de guidage. Entre la tranche supérieure de la jupe 22 et un épaulement 23 ménagé sur ce fourreau est disposé un ressort hélicoïdal de rappel 24 entourant le fourreau de guidage 4. Enfin, entre le cône de coulée 3, le fourreau de guidage 4 et le soufflet tubulaire 13 et le manchon 16 est ménagée une chambre annulaire 25 enveloppant principalement le soufflet 13 et dans laquelle débouche le racord tubulaire ou tubulure radiale 12. Il est à noter que le bec de soutirage décrit ci-dessus ne comporte pas de cône de centrage qui est utilisé habituellement dans ce genre d'appareils, parce qu'il est destiné au remplissage de bouteilles -plastiques B. S'il était destiné au remplissage de bouteilles en verre, il serait préférable de l'équiper d'un cône centreur des goulots des bouteilles, ceci ne modifiant en rien l'objet de l'invention. FONCTIONNEMENT a) En l'absence d'une bouteille (Fig. 2),l'ensemble de longueur variable présente sa longueur maximale, le manchon 16 et la tubulure de coulée 17 étant suspendus au cône 3 par le soufflet tubulaire 13. Les orifices 8, 8a et 19 de la canule de coulée 7 sont fermés par la tubulure de coulée 17 qui est appliquée contre le siège formé par la garniture d'étanchéité 9 sous l'action du ressort de rappel 24. b) La montée d'une bouteille B sous le bec de soutirage BR par contact avec la bague 21 pousse le manchon 16 et la tubulure 17 vers le haut. Comme le tube évent 6 est fixe, les orifices 8, 8a et 19 sont dégagés. La coulée commence par l'orifice 19. Au fur et à mesure du remplissage de -la bouteille B, l'air qu'elle contenait, chassé par le liquide L, s'échappe par les orifices évents 8, 8a et le tube évent 6. c) Lorsque le niveau de remplissage de la bouteille B atteint l'orifice évent supérieur 8,l'air résiduel de la bouteille ne peut plus s'échapper. Etant comprimé dans l'espace, compris entre le haut du goulot de la bouteille, la face inférieure de la bague d'étanchéité 21 et le niveau de remplissage dans la bouteille B, l'air par sa compression, empêche le niveau du liquide de monter davantage. La coulée s'arrête. Le soufflet 13 peut donc prendre deux configurations extr8mes, l'une dans laquelle il a une longueur maximale (Fig. 2) en supportant tout le poids du manchon 16, de la tubulure 17 et de la jupe 22 et est tendu, l'autre dans laquelle il a une longueur minimale (Fig. 3) en étant comprimé par la montée de ces organes * Entre ces deux configurations l'étanchéité reste parfaite à l'intérieur du-soufflet' tubulaire 13, dans les limítes de jvression pour-lesqul;* les il a été réalisé'.' D'ailleurs, en cas de pression interne trop élevée qui ferait gonfler le soufflet 13, on peut soulager ce dernier en reliant le raccord tubulai re 12 à une source de pression: ceci permet d'établir dans la chambre annulaire 25 jine contre-pression équilibrant la pression intérieure du liquide L dans le soufflet 13. Une pression interne trop élevée peut se produire dans le 22 cas où lion utilise un gaz neutre au lieu d'air (CO ,N ) en légère surpression pour mettre la bouteille en pression préalable. Inversement, en cas de dépression interne dans le soufflet 13 (ce qui se produit lorsque l'on veut éviter un suintage au joint d'étanchéité 21),pour éviter que le soufflet 13 ne s'écrase, ce qui empêcherait l'écoulement du liquide L, on relie le raccord tubulaire 12 à une source de dépression ou d'aspiration. La chambre 25 en dépression rétablit alors l'équilibre. On peut également laisser le raccord tubulaire 12 ouvert à l'atmosphère lorsque le liquide L a l'intérieur du soufflet 13 est à une pression qui se rapproche de la pression atmosphérique. il joue alors simplement le rôle d'un évent, permettant à l'air d'entrer dans la chambre 25 ou de s'en echap- per sans offrir de résistance au coulissement du manchon 16 et aux déformations du soufflet 13. Ce raccord 12 peut également être obturé si le jeu de coulis sement entre le manchon 16 et le fourreau de guidage 4 est suffisant pour permettre les entrées et sorties d'air dans la chambre 25 et hors de cette chambre et si la pression intérieure est peu différente de la pression atmossphérique. Par conséquent, grâce au réglage de pression ou de dépres sion dans la chambre annulaire 25 qui enveloppe le soufflet tubulaire 13, au moyen du raccord tubulaire 12,le soufflet 13 peut travailler en subissant le minimum de contraintes, donc dans les meilleures conditions de longévité. Sur la Fig. 4,on voit que selon une variante le soufflet tubulaire 13 peut etre renforcé par des anneaux rigides extérieurs 26 placés dans les creux extérieurs des plis du soufflet. De préférence, les anneaux 26 présentent une surface intérieure arrondie de forme semi-torique par exemple pour éviter de blesser la paroi du soufflet 13. La surface interne arrondie 27 des anneaux 26 est à un diamètre dI sensiblement supérieur à celui d2 des creux des plis du soufflet pour laisser un jeu annulaire notable. Selon une autre variante (Fig. 5), le soufflet tubulaire 13 peut être renforcé par des anneaux rigides intérieurs 28 à surface extérieure arrondie 29 également de forme torique, par exemple. Le diamètreextérieur d3 de çea anneaux est sensiblement inférieur à celui d4 des creux intérieurs des plis du soufflet. n peut suffire d'ailleurs d'un seul anneau de soutien tel que 28,pour empêcher l'aplatissement du soufflet 13 en cas de dépression interne excessive. Les anneaux 26 et 28 sont par exemple en acier inoxydable. L'emploi des anneaux 26 et 28 permet de supprimer le raccord 12,bien qu'il soit possible de les utiliser en meme temps que ce raccord. Les Fig. 6 et 7 illustrent le comportement du soufflet 13 renforcé par un anneau interne 28. Lorsque le liquide L: est en dépression (Fig. 6), la paroi du soufflet 13 est tendue sur les flancs du pli (tension t ). L'anneau 28 sert de support au soufflet, le creux intérieur du pli du soufflet s'appliquant sur la surface torique 29 de l'anneau 28. Lorsque le liquide L n'est plus en dépression (Fig. 7),le soufflet 13 reprend élastiquement sa forme normale dans laquelle le creux in térieur du pli est de diamètre supérieur à celui de l'anneau 28 : en l'absence de tension sur les flancs du pli, l'anneau 28 se pose sur le flanc inférieur 28a du pli. Exemple numérique : Sans anneau de renforcement 26 ou 28,le soufflet 13 as'aplatit sous une dépression du liquide L de 400 mm de colonne d'eau. Avec un anneau de renforcement 26 ou 28, le soufflet 13 résiste sans difficulté, sans s'aplatir, à une dépression de 1500 mm de colonne d'eau. Grâce au soufflet 13, l'étanchéité requise est réalisée de manière simple et parfaite, ce qui assure l'hygiène, évite la déDrmation de la bouteille B, et garantit la valeur du liquide L. Cette étanchéité est obtenue par la forme et l'épaisseur des bourrelets ou collerettes 14 et 15 et l'encastrement de ceux-ci dans des gorges correspondantes du cône 3 et du manchon principal 16. Grâce au soufflet 13,l'effort de cpmmande de remplissage exercé par une bouteille montante reste faible, ce qui permet l'application d'un tel bec de soutirage au remplissage de bouteilles en matière plastique. Grâce aux anneaux de renfort extérieurs 26 ou intérieurs 28, la résistance du soufflet à la pression et à la dépression peut être accrue pour une même épaisseur et une même élasticité du soufflet ce qui en accroft la durée de service. - REVENDICATIONS 1 - Dispositif de remplissage isobarométrique et automatique de bouteilles, du type comprenant une cuve de liquide, un canal de remplissage vertical et tubulaire communiquant avec cette cuve à travers son fond et présentant une partie inférieure de coulée qui est montée coulissante verticalement et de section inférieure à celle du goulot d'une bouteille à remplir, cette partie inférieure formant également un clapet, un tube évent fixe disposé suivant l'axe du canal de remplissage et à l'intérieur de celui-ci, ce tube évent étant ouvert à son extrémité inférieure, tandis que cette extrémité inférieure,pré- sentant un orifice d'entrée d'air, peut pénétrer à l'intérieur de la bouteille à remplir, le tube évent définissant également un siège de clapet sur lequel peut venir stappliquer le clapet du canal de remplissage ou s'en éloigner,pour ménager un passage de coulée, sous l'effet d'un coulissement de la partie du canal formant clapet, ce dispositif étant caractérisé en ce que ladite partie inférieure du canal de remplissage (11) est raccordée à la cuve (C) au moyen d'une gaine tubulaire (13) déformable dans le sens axial (X-X) du canal de remplissage (11). 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite gaine déformable est un soufflet (13). 3 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite gaine déformable est élastique, et réalisée de préférence en une matière élastomère. 4 - Dispositif suivant la revendication 3,caractérisé en ce que les extrémités du soufflet Hge3ziten des collerettes intérieures encas- trées dans des gorges correspondantes prévues d'une part à la partie infé- rieure d'un cône de coulée (3) fixé au-dessous de l'ouverture (2) de coulée de la cuve (1), et d'autre part, à l'extrémité de la partie inférieure(16, 17) du canal de remplissage opposée audit clapet. 5 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit soufflet (13) est renforcé par au moins un anneau rigide (26, 28) monté coaxialement et avec jeu dans un creux de pli de soufflet. 6 - Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que ledit anneau rigide (26) est monté à l'extérieur du soufflet (13) et présente un diamètre intérieur (d1) supérieur au diamètre (d2), d'un creux extérieur de pli du soufflet (13). 7 - Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en ce que ledit anneau rigide (28) est disposé à l'intérieur du soufflet (13), son diamètre extérieur (d3) étant inférieur au diamètre (d4) d'un creux intérieur de pli du soufflet (13). 8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la surface (27,29) dudit anneau rigide (26,28) tournée vers le soufflet est arrondie et présente, de préférence une forme semitorique. 9 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que ledit anneau rigide de renforcement > , 28) est en acier inoxydable. 10 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite gaine (13) est montée à l'intérieur d'un fourreau coaxial tubulaire rigide de guidage ( 4) solidaire du fond de la cuve (C) et ménagé avec celui-ci une chambre annulaire (25) enveloppant le soufflet (13) et susceptible d'être relié à une source extérieure de dépression, à travers un raccord tubulaire (12) radial du fourreau (4).