Brevet FR2463919A1 — publié le 19810227

La présente invention concerne un appareil permettant de distribuer des doses volumétriques précises et réglables de produits liquides ou pâteux, du type comprenant un bâti, une pompe aspirante et refoulante à simple effet, qui comporte un piston mobile dans un cylindre fermé par une culasse pourvue d'une conduite d'aspiration et d'une conduite de refoulement du produit, dans lesquelles sont insérées respectivement une valve unidirectionnelle d'aspiration et une valve unidirectionnelle de refoulement, un dispositif d'entraînement en va-et-vient du piston, qui comporte un arbre rotatif et un mécanisme de conversion du mouvement rotatif de l'arbre en un mouvement de- translation du piston, et un dispositif de réglage de l'amplitude de la course de va-et-vient du piston et, par suite du volume du produit délivré à chaque course de va-et-vient du piston. Dans les appareils antérieurement connus de ce type, le dispositif d'entraînement en va-et-vient du piston est généralement constitué par un système à excentrique ou du type bielle-manivelle, et le dispositif de réglage est constitué par un dispositif permettant de faire varier l'excentricité du système à excentrique ou la longueur de bras de manivelle du système bielle-manivelle, et par un dispositif de repérage convenablement étalonné pour indiquer le volume de produit délivré en correspondance avec le réglage du système à excentrique ou du système bielle-manivelle. Toutefois, les appareils. antérieurement connus de ce genre sont difficiles à régler et permettent difficilement d'obtenir des doses de produit précises et constantes dans le temps pour un réglage donné. Bien que les causes de ces difficultés ne soient pas très bien connues, on peut penser qu'elles résultent des facteurs suivants. Lessystèmesà excentrique ou du type bielle-manivelle sont difficiles à régler et se dérèglent facilemant par suite des contraintes auxquelles ils sont soumis en fonctionnement. L'amplitude de la course de va-et-vient du piston et, par conséquent, la dose de produit délivrée à chaque course de va-et-vient du piston ne varient pas linéairement avec le réglage de l'excentricité du système à excentrique ou le réglage de la longueur du bras de manivelle du système bielle-manivelle. En outre, pour un réglage donné, la quantité de produit aspiré n'est pas toujours complètement refoulée vers l'utilisation, une partie variable de cette quantité étant probablement renvoyée vers le côté aspiration ou étant retenue dans une partie quelconque de la pompe pendant la phase de refoulement. La présente invention a donc essentiellement pour but de remédier aux difficultés exposées ci-dessus en fournissant un appareil du type indiqué plus haut, qui est d'une construction simple, facile d'entretien et permettant d'obtenir des doses volumétriques de produit qui sont très précises, facilement réglables et constantes dans le temps pour un réglage donné. A cet effet, l'appareil selon la présente invention est caractérisé en ce que la culasse comporte en regard du cylindre une chambre qui a une forme sensiblement demi-ovoldale dont le grand axe est orienté perpendiculairement à l'axe du cylindre et a une longueur sensiblement égale au diamètre du cylindre, en ce que les conduites d'aspiration et de refoulement ont leurs axes alignés avec le grand axe de la chambre demi-ovoldale et débouchent dans ladite chambre respectivement du côté de l'èxtré- mité large et du côté de l'extrémité étroite de ladite chambre, en ce que la valve d'aspiration comporte un corps cylindrique creux, qui est monté dans la conduite d'aspiration et dont une extrémité fait saillie dans la chambre et est pourvue d'au moins une lumière latérale pouvant être obturée par l'organe mobile dé la valve d'aspiration, et en ce que le dispositif de réglage comporte une première butée tournant avec l'arbre rotatif, une deuxième butée disposée sur le trajet de la première butée, l'une des deux butées étant réglable angulairement autour de l'arbre ro tatif, un dispositif de serrage pour fixer la butée réglable dans une position angulaire sélectionnée définissant une position limite basse du piston correspondant à un volume désiré de produit, et un index et- une échelle graduée en unités de volume, l'un desdits index et échelle graduée étant fixe et l'autre étant mobile angulairement avec l'une des deux butées, le zéro de l'échelle graduée étant en regard de l'index lorsque le piston est dans une position limite haute en butée contre la culasse. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront plus apparents à la lecture de la description qui va suivre et qui est donnée en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en perspective montrant une forme d'exécution de l'appareil selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe verticale de l'appareil représenté sur la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. La figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne IV-IV de la figure 2, montrant à une échelle agrandie le dispositif de réglage de l'appareil selon l'invention. L'appareil représenté sur les figures 1 et 2 comporte un bâti 1 sur lequel est montée une pompe aspirante et refoulante à simple effet 2. La pompe 2 comporte un piston 3 qui est muni de deux segments 4 et qui est mobile dans un cylindre 5. Le cylindre 5 est fermé par une culasse 6 sensiblement en forme de dôme, munie d'une bride de fixation 7 et de deux embouts tubulaires 8 et 9 formant respectivement une conduite d'aspiration et une conduite de refoulement. La culasse 6, le cylindre 5 et le bâti 1 sont solidarisés les uns des autres par quatre tirants 10 et quatre écrous 11 permettant un montage et un démontage faciles de ces éléments. La culasse 6 comporte, en regard de la cavité du cylindre 5, une chambre 12 qui a une forme sensiblement demi-ovoldale dont le grand axe est orienté perpendiculairement à l'axe du cylindre 5 et a une longueur sensiblement égale au diamètre intérieur dudit cylindre comme cela est plus particulièrement visible sur les figures 2 et 3. Les conduites d'aspiration et de refoulement 8 et 9 ont leurs axes sensiblement alignés avec le grand axe de la chambre 12 et débouchent dans ladite chambre respectivement à son extrémité large et à son extrémité étroite (voir la figure 3). Dans la conduite d'aspiration 8 est insérée une valve unidirectionnelle d'aspiration 13. La valve 13 comporte un corps cylindrique creux 14 qui est fixé dans la conduite 8 au moyen d'un écrou 15. Une extrémité du corps 14 fait saillie dans la chambre 12 et est pourvue de deux lumières latérales 16 nor malement obturées par un organe 17 en forme de coupelle, qui est mobile à coulissement dans le corps cylindrique 14 et qui est sollicité dans la position de fermeture représentée sur la figure 2 par un ressort 18 qui prend appui sur une bague 19 fixée à l'extrémité du corps 14. Le corps 14 pénètre dans la chambre 12 sur une distance comprise entre environ 0,4 et environ 0,75 fois la longueur du grand axe de la chambre. De préférence, cette distance est égale au 2/3 de la longueur du grand axe.L'autre extrémité du corps 14 fait saillie à l'extérieur de la conduite d'aspiration 8 et est filetée de. façon à pouvoir être raccordée au moyen d'un écrou 20 à une extrémité d'un tuyau 21 dont l'autre extrémité est raccordée ou pénètre dans un réservoir ou autre récipient (non montré) contenant le produit liquide ou pâteux à délivrer par doses successives. La conduite de refoulement 9 est raccordée par un écrou 22 à un bec verseur à l'extrémité de sortie duquel est fixée une valve unidirectionnelle de refoulement 24. Comme cela est clairement visible sur la figure 2, la valve 24 est de préférence constituée par une soupape à clapet en forme de champignon, dont tous les éléments sont facilement démontables pour en permettre un nettoyage aisé. Au-dessous de l'orifice de sortie de la valve 24 est disposé un plateau 25, réglable en hauteur, pour supporter un récipient (non montré) destiné à recevoir et conditionner une dose volumétrique sélectionnée du produit liquide ou pâteux. Le piston 3 peut être déplacé en va-et-vient au moyen d'un levier de manoeuvre 26 fixé à une extrémité d'un arbre 2-7 monté à rotation dans le bâti 1. Sur l'arbre 27 est fixée une roue dentée 28 qui est en prise avec une crémaillère 29 formée sur la tige 30 du piston 3, qui est montée coulissante dans deux paliers 31 et 32. En actionnant le levier 26 dans un sens et dans l'autre, le piston 3 peut être déplacé entre- une position limite haute définie par des surfaces de butée 33 de la culasse 6, et une position limite basse qui est réglable, comme on va le voir plus loin, pour permettre un réglage du volume du produit délivré à chaque course de va-et-vient du piston 3. Dans l'exemple de réalisation représenté sur les dessins, le dispositif de réglage delta position limite basse du piston 3 et, par suite, de la dose volumétrique de produit délivré est plus particulièrement visible sur les figures 1 et 4 et comprend un disque 34 qui est fixé au moyen d'une vis 35 à l'extrémité de l'arbre 27 opposée à celle portant le levier 26. Le disque 34 porte un doigt 36 qui s'étend parallèlement à l'arbre 27 et qui forme une première butée. Une deuxième butée 37, disposée sur le trajet de la première butée 36, est constituée par une cheville qui est fixée radialement d'un côté d'une roue 38 qui est montée à rotation sur l'arbre 27 à côté du disque 34 et qui comporte dans sa périphérie une gorge circulaire 39 à section en V.Un coin 40, disposé dans la gorge 39 et s'étendant sur une portion de la circonférence de cette dernière, et une vis de serrage 41, agissant sur le coin 40, permettent d'immobiliser la cheville 37 dans une position angulaire sélectionnée définissant une position limite basse du piston 3 correspondant à un volume désiré de produit. Un ressort 42 ayant une extrémité fixée au bâti 1 et une autre extrémité fixée à la roue 38, agit sur cette dernière de façon à maintenir la cheville 37 en contact avec le doigt 36 lorsque la vis 41 est desserrée. Comme cela est montré sur la figure 1, le disque 34 porte, sur sa périphérie, une échelle 43 graduée en unités de volume. Un index 44 est porté par une partie latérale 45 du bâti 1 qui est adjacente au disque 34 et qui entoure concentriquement la roue 38. Le disque 34 est fixé sur l'arbre 27 de telle manière que le zéro de l'échelle 43 se trouve en regard de l'index 44 lorsque le piston 3 est dans sa position limite haute en butée contre la surface 33 de la culasse 6. De préférence, la partie latérale 45 du bâti 1 porte en outre une deuxième échelle graduée 46 qui est disposée à côté de l'index 44 et qui forme un vernier avec l'échelle graduée 43. A titre d'exemple, l'échelle 43 est graduée de 5 ml en 5 ml, et l'échelle 46 comporte cinq divisions permettant un réglage de 1 ml en 1 ml avec une précision de + ou - 0,5 ml. Pour le réglage de la dose volumétrique de produit à délivrer, par exemple si on désire obtenir 400 ml de produit, on amène tout d'abord le piston 3 dans sa position limite haute à l'aide du levier 26, on déserre la vis 41 de façon à libérer la cheville 37 et à l'amener en contact avec le doigt 36 sous l'action du ressort 42, puis on abaisse le piston 3 en actionnant le levier 26 dans l'autre sens jusqu'à ce que la division marquée 40 de échelle 43 vienne en regard de l'index 44, Pendant ce déplacement du levier 26, le disque 34 tourne avec l'arbre 27 et le doigt 36 entraîne avec lui la cheville 37 contre l'action du ressort 42.Lorsque la division marquée 40 est arrivée en regard de l'index 44, la vis 41 est serrée afin d'immobiliser la cheville 37 qui servira ensuite de butée pour définir la position limite basse du piston 3 pour la dose volumétrique sélectionnée de produit à délivrer. L'appareil est alors prêt à fonctionner pour délivrer dose par dose la dose volumétrique sélectionnée de produit. A chaque course descendante (aspiration) du piston 3, la valve de refoulement 24 se ferme automatiquement sous l'action de son ressort interne, tandis que la valve d'aspiration 13 s'ouvre automatiquement contre l'action du ressort 18, permettant ainsi l'aspiration de la dose volumétrique sélectionnée de produit dans la chambre 12. Lorsque le piston 3 est arrivé dans sa position limite basse définie par la cheville 37 et que l'on inverse sa course en agissant sur le levier 26 dans l'autre sens, la valve d'aspiration 13 se ferme automatiquement sous l'action de son ressort interne 18, tandis que la valve de refoulement 24 s'ouvre sous la pression du produit refoulé par le piston 3.La totalité du produit aspiré dans la chambre 12 est refoulée vers la sortie de sorte que la dose volumétrique deproduit délivré à chaque course de va-et-vient du piston 3 est bien constante dans le temps pour un réglage donné. Ce résultat avantageux est dû à la disposition de la valve d'aspiration 13 qui pénètre dans la chambre 12 et réduit au minimum le volume de cette dernière, à l'alignement des conduites d'aspiration et de refoulement et à la forme particulièrement étudiée de la chambre 12 qui évite toute stagnation de produit dans cette chambre et facilite son écoulement vers la sortie. Enfin, les doses volumétriques obtenues sont extremement précises par suite de la structure même du dispositif de réglage qui a été décrit ci-dessus et qui n'est pas sujet à des déréglements comme l'ont montré les nombreux essais effectués par l'inventeur. L'appareil à commande manuelle qui a été décrit ci-dessus est plus particulièrement utilisable par des petits fabricants, grossistes et détaillants, pour le conditionnement et le dosage de produits liquides ou pâteux, par exemple de la crème fraîche. A titre indicatif, pour le remplissage de pots de crème fraîche à l'unité, les pots sont placés un par un sur le plateau 25 et l'appareil permet de remplir 600 pots de 10 cl à l'heure-, 550 pots de 12,5 cl à l'heure, 530 pots de 25 cl à l'heure et 300 pots de 50 cl à l'heure. Pour le remplissage de pots en série, les temps indiqués ci-dessus peuvent encore diminués d'environ 25 % en utilisant un tube flexible, déplacé à la main et branché sur le bec verseur 23 à la place de la valve 24 ou directement sur la conduite de refoulement 9 à la place du bec déverseur 23, la valve 24 étant alors montée à l'extrémité de sortie du tube flexible. Dans le cas où l'appareil est destiné à délivrer des produits alimentaires, tels que par exemple de la crème fraîche, les éléments de l'appareil qui sont en contact avec les produits sont en acier inoxydable de bonne qualité. En outre, comme la pression exercée par l'action du levier 26 peut aller de O à 35 bars, les parties de l'appareil qui sont en contact-avec les produits peuvent être facilement et complètement nettêes. Pour cela, il suffit d'utiliser l'appareil dans les mêmes conditions que pour le remplissage des récipients, en remplaçant les produits par de l'eau chaude à une température comprise entre 500 et 800 et additionnée d'un détergent non nocif et désinfectant. L'appareil sera alors parfaitement propre sans aucun démontage. En cas de besoin, tous les éléments de l'appareil peuvent être facilement montés et démontés sans efforts excessifs. Par exemple, les valves d'aspiration et de refoulement 13 et 24 peuvent être facilement montées et démontées à la main grâce à la présence d'écrous moletés comme les écrous 15 et 22. Bien que l'appareil décrit ci-dessus à titre d'exemple soit à commande manuelle, il peut être facilement motorisé en remplaçant le levier 26 par un moteur approprié tel que par exemple un moteur électrique à deux sens de rotation, un vérin hydraulique ou pneumatique à double effet, etc. I1 est du reste bien entendu que la forme d'exécution de l'appareil qui a été décrite ci-dessus a été donnée à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses variantes peuvent être apportées facilement par l'homme de l'art sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi par exemple que la roue dentée 28 et la crémaillère 29 peuvent être remplacées par un système à excentrique à excentricité fixe ou par un système bielle-manivelle ayant un bras de manivelle de longueur fixe, qui peuvent être entraînés de la même manière par l'arbre 27.En outre, la partie latérale 45 du bâti 1 peut être remplacée par une douille cylindrique entourant l'arbre 27 et munie dans sa périphérie d'une gorge similaire à la gorge 39 de la roue 38, et cette dernière peut être remplacée par une roue sans gorge montée à rotation sur la douille cylindrique. Dans ce cas, la vis de serrage 41 sera portée par la roue sans gorge et le coin 40 agira sur la gorge de la douille cylindrique. Dans cette dernière forme d'exécution du dispositif de serrage, il est possible de se passer du ressort 42, l'échelle graduée 43 peut être portee par la roue sans gorge et l'index 44 et l'échelle graduée 46 peuvent etre portés -par une partie du bâti adjacente à la roue sans gorge. Suivant une autre forme d'exécution du dispositif de réglage au lieu que ce soit la seconde butée 37 qui est re- glable angulairement, cette dernière peut être fixée rigidement au bâti et la première butée 36 peut être réglable angulairement par rapport à l'arbre 27, un dispositif de serrage analogue au dispositif 40, 41 permettant alors de fixer la première butée à l'arbre 27 dans une position angulaire sélectionnée de la périphérie de celui-ci. REVENDICATIONS 1.- Appareil permettant de distribuer des doses volumétriques précises et réglables de produits liquides ou pâteux, comprenant un bâti, une pompe aspirante et refoulante à simple effet, qui comporte un piston mobile dans un cylindre fermé par une culasse pourvue d'une conduite d'aspiration et d'une conduite de refoulement du produit, dans lesquelles sont insérées respectivement une valve unidirectionnelle d'aspiration et une valve unidirectionnelle de refoulement, un dispositif d'entraînement en va-et-vient du piston, qui comporte un arbre rotatif et un mécanisme de conversion du mouvement rotatif de l'arbre en un mouvement de translation du piston, et un dispositif de réglage de l'amplitude de la course de va-et-vient du piston et, par suite, du volume de produit délivré à chaque course de va-et-vient du piston, caractérisé en ce que ladite culasse 6 comporte en regard du cylindre 5 une chambre 12 qui a une forme sensiblement demi-ovoldale dont le grand axe est orienté perpendiculairement à l'axe du cylindre 5 et a une longueur sensiblement égale au diamètre intérieur du cylindre, en ce que les conduites d'aspiration et de refoulement 8 et 9 ont leurs axes alignés avec le grand axe de la chambre demi-ovoîdale 12 et débouchent dans ladite chambre respectivement du côté de l'extrémité large et du côté de l'extrémité étroite de ladite chambre, en ce que la valve d'aspiration 13 comporte un corps cylindrique creux 14, qui est monté dans la conduite d'aspiration 8 et dont une extrémité fait saillie dans la chambre 12 et est pourvue d'au moins une lumière latérale 16 pouvant être obturée par l'organe mobile 17 de la valve d'aspiration, et en ce que le dispositif de réglage 34 à 46 comporte une première butée 36 tournant avec l'arbre rotatif 27, une deuxième butée 37 disposée sur le trajet de la première butée 36, l'une des deux butées étant réglable angulairement autour de l'arbre rotatif 27, un dispositif de serrage 40, 41 pour fixer la butée réglable dans une position angulaire sélectionnée définissant une position limite basse du piston 3 correspondant à un volume désiré de produit, et un index 44 et une échelle 43 graduée en unités de volume, l'un desdits index et échelle graduée étant fixe et l'autre étant mobile angulairement avec l'une des deux butées 36 et 37, le zéro de l'échelle graduée 43 étant en regard de l'index 44 lorsque le piston 3 est dans une position limite haute en butée contre la culasse 6. 2;- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps cylindrique creux 14 de la valve d'aspiration 13 pénètre dans ladite chambre 12 sur une distance comprise entre 0,4 et 0,75 fois la longueur du grand axe de la chambre. 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps cylindrique creux 14 pénètre dans la chambre 12 sur une distance environ égale aux 2/3 de la longueur du grand axe. 4.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la première butée est constituée par un doigt 36 qui s'étend parallèlement à l'arbre rotatif 27 et qui est porté par un disque 34 fixé coaxialement à une extrémité de l'arbre rotatif 27, en ce que la deuxième butée est constituée par une cheville 37 qui est fixée radialement d'un côté d'une roue 38 qui est montée à rotation sur l'arbre rotatif 27 à côté du disque 34 et qui comporte dans sa périphérie une gorge circulaire 39 à section en V, en ce qu'un ressort 42 agit sur la roue 38 pour maintenir la cheville 37 en contact avec le doigt 36 lorsque le dispositif de serrage 40, 41 est desserré, et en ce que le dispositif de serrage comporte un coin40 disposé dans la gorge circulaire 39 et s'étendant sur une portion de la circonférence de ladite gorge, et une vis de serrage 41 agissant sur le coin 40. 5.- Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'échelle graduée 43 est portée par la-périphérie du disque 34, tandis que l'index 44 est porté par une partie latérale 45 du bâti 1 qui est adjacente au disque 34 et qui entoure concentriquement la roue 38, la vis de serrage 41 traversant radialement ladite partie cylindrique 45. 6.- Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'une deuxième échelle graduée 46 est placée à côté de l'index 44 et forme un vernier avec la première échelle graduée 43.