Brevet FR2387437A1 — publié le 19781110

La présente invention concerne un bec doseur pour produits liquides, pâteux ou solides ou un mélange d'au moins deux de ceux-ci et du type comport nt un csoJrps dé bec doseur1 une valve à membrane à commande, de préférence pneumatique, montée dans ledit corps, une chambre de passage ménagée dans ledit corps et délimitée partiellement par la membrane de ladite valve, au moins un canal d1alimen-, tation débouchant dans ladite chambre de pasSage et racccrdée a une source de produit, et au moins un canal de sortie reliant ladite chambre de passage à l'extérieur, les embouchures desdits canaux d'alimentation et de sortie étant susceptibles d'être obturées par ladite membrane. Cés becs doseurs, connus par exemple par la première addition nO 78.808 au brevet français nO 1.184. 576 sont utilisés dans des doseurs de lait gélifiable, de yaourts, de fromage frais, etc. et se bouchent fréquemment lorsqu'on les utilise en même temps pour le dosage d'un second produit tel que de la confiture, des fruits en morceaux, etc. Lorsque des morceaux de fruits constituent le deuxième produit, il arrive fréquemment que certains morceaux de fruits sont écrasés et laminés dans le canal d'alimentation avant d'être ejectés par le bec doseur. Un autre inconvénient des becs doseurs connus réside dans le fait que les doses du second produit parcourent un chemin très long avant de parvenir à l'ensemble des becs doseurs, de sorte que ces doses se décantent partiellement du mélange de produits et ne se :répartissent pas uniformément dans toute la dose du premier produit.Cet incon vénient se manifeste plus particulièrement lorsque la dose du second produit est d'une quantité très faible par rapport à celle de la dose du premier produit. La présente invention supprime ces inconvénients et propose, à cette fin, un bec doseur qui permette le dosage de deux produits distincts en des proportions et quantités précises pour chaque dose globale à distribuer, tout en assurant un mélange correct des deux produits. Conformément à l'invention, ce but est atteint du fait que le bec doseur comporte, en amont de la chambre de passage, au moins deux canaux d'alimentation qui sont raccordés chacun à une source de produit de nature différente de celle du produit-de l'autre source de produit par l'intermédiaire d'un doseur individuel et qui débouchent séparément dans ladite chambre de passage. Ainsi les produits de natures différentes à doser ne se trouvent ensemble dans la même canalisation que sur la derniere partie très courte de leur trajet et pratiquement seulement à l'in térieur du corps du bec doseur à partir de la, chambre de passage. Grâce à l'invention, on assure une liberté totale de dosage de deux produits différents en ce qui concerne la durée de chacune des opérations de dosage, l'instant de la réalisation du dosage, les quantités des produits dosés et du degré de mélange des deux produits à doser. L'objet de la présente invention sera encore mieux compris à l'aide de la description suivante de plusieurs modes de réalisa-. tion, description faite en référence au dessin annexé sur lequel - la figure I est une vue en élévation d'une coupe axiale à travers un premier mode de réalisation du bec doseur, coupe faite suivant la ligne I-I de la figure 2, - la figure 2 est une vue en plan du corps de bec doseur pris au niveau du plan II-II indiqué sur la figure 1, - la figure 3 est une vue en élévation d'une coupe verticale axiale d'un autre mode de réalisation du bec doseur raccordé à deux sources de produits de natures différentes, et - la figure 4 représente un troisième mode de réalisation du bec doseur conforme à l'invention. Le bec doseur I comprend, d'une façon générale, un corps de bec doseur 2 muni d'une chambre de passage 3 ménagée dans ledit corps 2 à partir de sa face supérieure et présentant, de préf éren- ce, une paroi en forme de cuvette, deux canaux d'alimentation 4 et 5 dont chacun est relié individuellement par l'intermédiaire d'un doseur 6 et 7 à une source de produit 8 et 9 (voir figure 3) et également muni d'un canal de sortie 10, de préférence vertical, qui se prolonge par exemple par une tubulure de sortie 11. Le bec doseur 1 comprend donc, pour chaque source de produit de nature différente de celle du produit de l'autre source, c'est-à-dire pour chaque produit traversant ledit bec doseur 1, un canal d'alimentation distinct 4- et 5 à l'intérieur même du corps du bec doseur 2.La chambre de passage 3 est recouverte d'une membrane 12 dont la partie périphérique en forme de bourrelet est serrée dans une gorge annulaire 13, ménagée dans la face supérieure dudit corps 2, sous l'effet de la pression qu'exerce une plaque de couvercle 14 recouvrant ladite membrane 12 et fixée sur le corps 2. Cette plaque de couvercle 14 comporte, en face de la chambre de passage 3, et donc de la membrane 12, une chambre de commande 15 qui est reliée à travers un alésage 16 et par l'intermédiaire d'une vanne par exemple électro-magnétique non représentée, soit à l'atmosphè- re ou au vide, soit à une source d'air comprimé. Les deux canaux d'alimentation 4 et 5 débouchent directement et séparément dans la chambre de passage 3. L'extrémité amont du canal de sortie 10 rebouche également dans la chambre de passage 3, de préférence au fond et dans la partie centrale de la cuvette formée par ladite chambre 3. La paroi interne en forme de cuvette de la chambre de passage 3 avec les différentes embouchures des canaux 4, 5 et 10, la membrane 12 et la chambre de commande 15 ménagée dans la plaque de couvercle 14, constitue une valve à membrane à commande pneumatique dont le fonctionnement est bien connu. Sur les figures 1 à 3, on a représenté plusieurs modes de réalisation des dispositions des canaux d'alimentation 4 et 5 à l'intérieur du corps de bec doseur 2. Sur la figure 1, on a repré senté deux canaux d'alimentation 4 et 5 qui présentent des diamètres intérieurs différents et qui comportent chacun un coude 4a et 5a dont le tronçon de canal 4b et 5b, dirigé vers la chambre de passage 3, est incliné environ de 450 par rapport à l'axe du corps du bec doseur -2. Le canal 4 présente le diamètre intérieur le plus grand et débouche directement dans la chambre de passage 3 de même que le canal 5, de plus petit diamètre. Bien-entendu, il n'est pas absolument nécessaire que les canaux d'alimentation 4 et 5 soient coudés, comme ceci est indiqué sur la figure 1.On remarquera également, sur cette figure 1, que le canal d'alimentation 5 débouche dans la chambre de passage 3 diamètralement opposée au canal d'alimentation 4. Cette disposition permet de doser les deux produits de natures différentes, soit à des périodes différentes, soit simulta nément et de-conserver pendant tout le trajet à travers le bec doseur 1 leur degré de mélange ou de non mélange mutuel que l'on a réalisé dans la chambre de passage 3. Puisque l'on fait déboucher séparément les deux canaux d'alimentation 4 et- 5 dans la chambre de passage 3, on peut réaliser tous les degrés de mélange entre les deux produits de natures différentes, ces degrés allant d'un état ou ces produits ne sont pratiquement pas mélangés à un état ou ces produits sont intimement et uniformément mélangés, même lorsque l'un de ces produits intervient dans le mélange final seulement dans une proportion insigni fiante . On peut alors prévoir aussi des embouchures dont l'axe est sensiblement tangentiel au cylindre co-axial à l'axe vertical du bec doseur 1. De cette façon, les produits entrent dans la chambre de passage avec une direction sensiblement tangentielle. Si l'on dispose les embouchures de ces canaux d'alimentation 4 et 5 relativement près de la partie supérieure de la chambre de passage, on obtient alors un effet de balayage- de la paroi interne de la chambre 3 par les différents produits avant que ceux-ci ne quittent ladite chambre 3 à travers le canal de sortie 10. Grâce à cetNeffet de balayage, on assure que les produits se mélangent correctement, la paroi de la chambre de passage 3 reste propre et que la membrane 12 s'applique de facon étanche contre ladite paroi lorsque,pour séparer chaque canal 4 ou 5 ou 10 des autres canaux 5 et 10 ou 4 et 10 ou 4 et 5,il faut obturer les différentes embouchures desdits canaux 4, 5 et 10. On a indiqué, sur la figure-2, un premier canal d'alimentation avec embouchure tangentielle par la référence 4' et un second canal d'alimentation à embouchure tangentielle par les références 5' et 5''. Les embouchures des deux canaux d'alimentation 4' et 5 r sont tangentielles à des cylindres ou cercles dont l'axe ou le centre est confondu avec l'axe vertical du corps de eu doseur 2 et permettent d'envoyer les produits dans la chambre de passage 3 suivant dés sens opposés l'un à l'autre ou se coupant sous un angle obtus.Par contre, l'embouchure du canal d'alimentation 5'' est dirigée dans le même sens périphérique que l'embouchure du canal 4' de sorte que les produits quittant ces deux canaux 41 et 5" entrent dans la chambre de passage 3 en suivant le même sens giratoire (contraire au sens des aiguilles d'une montre). On voit également sur la figure 2 que, par rapport à l'axe du canal de sortie, les embouchures des canaux 4' et 5" sont diamètralement opposées et ménagées dans la paroi interne de la chambre de passage 3. Sur la figure 3, on a représenté un autre mode de réalisation de 1 r invention. Suivant ce mode de réalisation, les deux canaux d'alimentation 40 et 50 sont disposés concentriquement l'un à l'autre et débouchent tous deux directement dans la chambre de passage 3. Les embouchures de ces canaux 40 et 50- dans la chambre de passage 3 sont doncégalement concentriques et se confondent avec la configuration de la paroi interne de la chambre de passage 3. Les deux canaux concentriques d'alimentation 40 et 50 délimitent un passage annulaire 40c qui, par l'intermédiaire du doseur 6 est relié à la source de produit 8 et le canal central 50 est relié par l'intermé- diaire du doseur 7 à la source de produit 9.Dans ce cas? le mélan- ge des deux produits s'effectue sans difficulté aucune puisque, dès leur entrée dans la chambre de passage, l'un est déjà entièrement entouré par l'autre. Le mode de réalisation du bec doseur 1, représenté sur la figure 4, est d'un intérêt particulier lorsque la quantité de l'un des deux produits à doser est très faible par rapport à la quantité de l'autre produit. Ceci est notamment le cas des laits gélifiables aromatisés pour lesquels l'essence aromatique donnant au lait gélifié son parfum final, par exemple d'abricot, de citron, de fraisez de vanille, d-'orange, etc. ne constitue qu'une quantité infime par rapport à celle-du lait. C'estrans ce cas particulier qu'il convient d'assurer un mélange intime et uniforme des deux produits à doser. Lecorps de bec doseur 2 comprend une chambre de passage 3 dont la paroi de fond 3a est plane. La conduite d'alimentation 4 débouche, à l'intérieur du corps 2, dans unie gorge annulaire 4c qui, par sa partie supérieure, débouche dansa chambre de passage 3 et qui est dis:IjBsée concentriquement au canal de sortie 10 près du bord de la membrane 12 dont la face détournée de la chambre de passage 3 délimite, comme dans les modems de réalisation précédemment décrits, la chambre de commande 15.Le premier conduit d'alimentation 4 est raccordé à travers le doseur 6 dont la conception générale est connue par exemple par le brevet français 69. 40447 (nO de publication 2.067.983) à la source de produit8 représentée schématiquement par un conduit. Le second canal d'alimentation 5 , également ménagé dans le corps de bec doseur 2, débouche dans la chambre de passage 3 entre la gorge annulaire d'embouchure 4c du premier canal d'alimentation et l'embouchure centrale du canal de sortie 10, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une autre gorge annulaire 5c disposé aussi concentriquement à l'axe du canal de sortie 10. Ainsi, le premier produit se dirigeant dans la chambre de passage 3 de l'exte- rieur vers l'intérieur, c'est-à-dire vers l'embouchure centrale du canal de sortie 10 se mélange successivement avec le second produit en léchant l'embouchure du canal 5 ou la gorge -d'embouchure Sc dudit canal 5 avant d'être évacue à travers le canal de sortie 10. I1 est avantageux de prévoir, dans le corps de bec doseur 2, la chambre de dosage 71 et piston de dosage 72 du doseur 7 pour le second produit. Cette disposition permet d'obtenir une très grande précision dans le dosage des petites quantités du deuxième produit et de réaliser une unité de dosage très compacte. En plus de ces avantages, il faut mentionner celui d'une réduction des pertes de produit en cas de changement de la nature du second produit, par.exemple changement de parfum, car seule la quantité-de produit contenue dans le bec doseur 1 et le doseur 7 n'est pas récupérable. Du côté du piston de dosage 72 muni de plusieurs joints d'étanchéité 73, la chambre de dosage 71 de forme cylindrique est prolongée vers l'extérieur par un alésage cylindrique 74 dans lequel est guidée, de façon étanche, la partie frontale dudit piston 72. La partie arrière du piston 72 dépasse latéralement de l'alésage 74 et donc du pourtour du corps de bec doseur 2 et coopère avec un poussoir 75, par exemple à simple effet et à commande pneumatique. Ce poussoir 75 agit dans le sens de la flèche F sur le piston de dosage 72, c'est-à-dire dans le sens de la course de refoulement de ce dernier, tandis que, pour la course de remplissage de la chambre de dosage 71, le piston 72 est simplement repoussé sous l'effet de la pression du second produit, le poussoir jouant,dans sa position reculée réglable,le rôle d'une butée de limitation de course et de réglage du volume dosé. Le poussoir 75 constitue une unité de montage séparée de celle du bec doseur 1. L'extrémité de la chambre de dosage 71,extrémité éloi zonée du piston 72, interrompt le canal d'alimentation 5. Pour cette raison lorsque la membrane 12 obture l'embouchure 5c du canal 5, le produit s'acheminant sous pression dans le canal 5 pénètre dans la chambre de dosage 71 et y repousse le piston 72 jusqu'à ce que celui-ci bute contre le poussoir 75 en position plus ou moins recu lée en fonction du volume de dosage prerégle. I1 est avantageux de prévoir la valve d'entrée 76 du doseur 7 sur le corps du bec doseur 2 afin de réaliser une unité très compacte du bec doseur avec doseur incorporé 7 pour le second produit dont les quantités à doser sont très faibles. La valve d'entrée 76 est d'une conception analogue à la valve à membrane 3, 12 à 15 du bec doseur 1 et à la valve d'entrée 61 du doseur 6 pour le premier produit.Cette valve d'entrée 76 se compose donc d'une première chambre dite chambre de passage 77, d'une deuxième chambre dite chambre de commande 78 et d'une membrane 79 séparant les deux chambres 77 et 78 et serrée par son bord contre le corps du bec doseur 2 à l'aide d'un couvercle 80 fixé sur ledit corps'2. Dans la chambre de passage 77 en forme de cuvette ménagée dans le corps du bec doseur 2 débouchent, d'une part, le canal d'alimentation 5 et, d'autre part, un conduit de liaison 81 raccordé à un ballon ou réservoirde stockage 82 contenant le second produit.Sur la figure 4, la membrane 79 est indiquée dans la position dans laquel- le elle interrompt la communication entre le canal 5 et le conduit 81 sous l'effet de la pression d'air régnant dans la chambre de commande 78 qui est raccordée à travers un orifice 83 du couvercle 80 et à l'aide d'une électro-valve non représentée, soit à une sur ce d'air comprimé, soit à l-'atmosphère. I1 est évident que la partie du canal d'alimentation 5, partie comprise entre la chambre de-passage 77 de la valve d'entrée 76 et la chambre de dosage 71 est décalée latéralement par rapport au canal de sortie 10 mais quei pour la simplification du dessin, elle a été représentée dans le même plan que celui du canal de sortie 10.- La valve 76 peut alimenter plusieurs becs doseurs 1 recevant un deuxième produit de même nature. Dans ce cas, ces différents becs doseurs 1 ont un même corps et une seule valve 76 alimentant autant de canaux d'alimentation 5 qu'il y a de becs doseurs 1 associés à la même valve d'entrée 76. Dans certains cas, il est tres avantageux de conformer l'embouchure de sortie dans la chambre de passage 3, embouchure du second canal d'alimentation 5 en forme de buse ou de fente de sortie 5d dont le diametre ou la largeur est inférieur au diamètre dudit canal d'alimentation (voir figures 1 et 4). De ce fait, le deuxième produit pénètre dans la chambre de passage 3 à l'état finement divisé, par exemple sous forme de gouttelettes ou d'un voile de produit et peut s'y mélanger intimement avec le premier produit, la pression d'introduction du deuxième produit étant au moins légèrement supérieure à celle du premier produit. Le bec doseur 1 peut être monté sur un support mobile verticalement suivant la double flèche F1 ce qui permet de faire pénétrer la tubulure délimitant le canal de sortie 1O,- dans la partie inférieure du récipient à remplir 84 et de remonter ladite tubulure 10 au fur et à mesure que monte le niveau du mélange de produits ou des produits introduits dans ledit recipient 84. Dans ce cas, on doit utiliser un poussoir 75 dont la face de contact 75a avec la partie arrière du piston 72 s'étend sur toute la course verticale du bec doseur 1 afin de pouvoir actionner ledit piston 72 pendant la course ascendante du bec doseur 1. Au lieu d'utiliser un poussoir 75 horizontalement mobile suivant la double flèche F, mais immobile en déplacement vertical on peut monter le cylindre 85 du vérin de commande du poussoir sur le même support verticalement mobile que le bec doseur 1. Une autre possibilité consiste encore de monter le cylindre 85 à poste fixe devant le trajet vertical du piston 72 et du bec doseur 1 et de remplacer la face de contact 75a du poussoir 75 par une came de commande 86 dont la rampe de contact 86a s'étend sur toute la hauteur de la course maximale verticale du piston 72 monté sur le bec doseur 1 verticalement mobile. La forme de la rampe de contact 86a est choisie en fonction de la durée et de l'instant choisis de l'injection du produit au cours de la remontée du bec doseur 1. Pour éviter que le remplissage de la chambre de dosage 71 ne puisse se faire ou plus tôt que pendant la course descendante du bec doseur 1, on rend la came 86 escamotable et horizontalement mobile suivant la double fleche F, et d'une distance d égale à la projection verticale de la rampe 86a. Cette rampe 86a est escamotée, c'est à-dire reculée dès la fin de la remontée du bec doseur 1 et n'est remise en position avancée de travail qu'après la descente du bec doseur 1 en position inférieure où la tubulure 10 pénètre profondément dans le récipient 84. Lorsque le mouvement d'éjection du piston du doseur 6 pour le premier produit est également commandé par une came et notamment de sorte que le débit de ce premier produit est lié au mouvement ascendant du bec doseur l, on obtient, grâce à la rampe de contact 8a et le piston 72 qui coopère avec celle-ci, une régularité remarquable dans le mélange dés deux produits d'un volume de mélange dosé à l'autre. R E V E N D I C-A T I O N S 1. Bec doseur pour produits liquides, pâteux ou solides ou un mélange d'au moins deux de ceux-ci et du type comportant, dans un corps de bec doseur, une valve à membrane à commande de préférence pneumatique, une chambre de passage délimitée partiellement par la membrane de ladite valve au moins un canal d'alimentation débouchant dans ladite chambre de passage et raccordé à une source de produit, et au moins un canal de-sortie reliant ladite chambre de passage à l'extérieur, les embouchures desdits canaux dans ladite chambre étant susceptibles d'être obturées par ladite membrane, caractérisé en ce qu'il comporte, en amont de la chambre de passage, pour chaque produit traversant ledit bec doseur, un canal d'alimentation qui est raccordé, par l'intermédiaire d'un doseur individuel, à une source de produit de-nature différente de celle du produit de l'autre source de produit et qui débouche séparément de l'autre canal dans ladite chambre de passage. 2. Bec doseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux d'alimentation débouchent dans la chambre de passage tangentiellement par rapport à l'embouchure du canal de sortie. 3. Bec doseur-selon l'une des revendications 1 et 2r caractérisé en ce que les canaux d'alimentation débouchent dans la chambre de passage dans des sens opposés l'un à l'autre. 4. Bec doseur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les canaux d'alimentation débouchent dans la chambre de passage dans le même sens. 5. Bec doseur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'un premier canal des canaux d'alimentation comporte un tronçon annulaire qui entoure concentriquement au moins une partie de l'autre canal et que le tronçon-annulaire du premier canal et l'autre canal débouchent dans la chambre de passage de façon concentrique l'un à l'autre. 6. Bec doseur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'embouchure d'au moins l'un des canaux 'd'alimentation dans la chambre de passage est constituéepar une gorge annulaire concentrique à l'axe du canal de sortie. 7. Bec doseur selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le corps de bec doseur comptend également la èham- bre de dosage et le piston de dosage du doseur pour le produit à doser en quantités très faibles et que la partie frontale de ladite chambre de dosage coupe l'un des canaux d'alimentation. 8. Bec doseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le corps de bec doseur est muni, en outre, d'une valve d'entrée destinée à relier le canal d'alimentation communiquant avec la chambre de dosage, à une conduite de liaison raccordee à un réservoir de produit. 9. Bec doseur selon l'une des revendications 7 et 8, carac térisée en ce que la partie arrière du piston de dosage dépasse du pourtour du corps de bec doseur et qu'un poussoir de commande est monté à côté du bec doseur en tant qu'unité de-montage indépendant et est destiné à coopérer avec ladite partie arrière du piston de dosage lors de la course de refoulement de celui-ci. 10. Bec doseur selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'embouchube de l'un des canaux d'alimentation est conformée en buse ou fente de sortie dont le diamètre ou la largeur est inférieur au diamètre du canal d'alimentation correspondant. 11. Bec doseur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est monté sur un support verticalement mobile et que le poussoir est également monté sur ledit support mobile. 12. Bec doseur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est monté sur un support verticalement mobile, et que le poussoir est monté de façon immobile dans le sens vertical et comprend en face du piston de dosage une came de commande dont la rampe de contact s'étend sur toute la hauteur de la course maximale verticale du piston de dosage.