Brevet FR2493291A1 — publié le 19820507

Le remplissage de bouteilles avec des liquides non gazeux ou "plats" est généralement effectué au moyen d'une installation de remplissage,ou soutireuse, compor- tant une cuve de liquide munie, par exemple sur sa péri- phérie autour d'un axe vertical, d'un certain nombre de dispositifs de remplissage ou becs de soutirage. Les bouteilles sont amenées sur un transporteur devant ces becs, puis déplacées verticalement de façon à commander elles-mêmes automatiquement le remplissage. Dans ce but les dispositifs de remplissage connus comportent habituellement un canal de remplissage en communication constante avec la cuve, mais mobile verti- calement par rapport à celle-ci, qui est solidaire d'un organe d'appui de la bouteille à remplir et est traversé axialement par un tube évent ou tube de retour de l'air contenu dans la bouteille vers la cuve, ainsi qu'un clapet de fermeture du passage entre le tube évent et le canal de remplissage qui est ouvert par le déplace- ment vers le haut de la bouteille et fermé par sa des- cente. Dans de tels dispositifs le tube évent est maintenu en dépression par le fait même qu'il débouche dans la cuve qui est elle-même en dépression. Par suite, en fin de remplissage, lorsque le liquide dans la bouteille atteint l'extrémité inférieure du tube évent, le liquide remonte dans la cuve par ce tube. Si pour une raison quel- conque la bouteille en cours de remplissage est sale ou a été polluée, le liquide renvoyé à la cuve par le tube évent, qui a été en contact avec cette bouteille, risqu1e de polluer le liquide de la cuve et ainsi de contaminer le contenu des bouteilles remplies ultérieurement. L'air provenant de la bouteille et retourné par le tube évent à la cuve risque également d'être polluant. Un tel in- convénient peut être particulièrement dangereux lorsque le remplissage de la bouteille doit être effectué avec une bonne aseptie. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un dispositif de rem- plissage qui permette de supprimer tout risque de retour de liquide ou d'air pollué à la cuve de remplissage. Cette invention a en effet pour objet un dispositif de remplissage automatique de bouteilles, notamment en liquides "plats" contenus dans une cuve alimentée en li- quide, comportant un canal de remplissage en communi- cation constante avec la cuve et mobile verticalement par rapport à celleci, qui est solidaire d'un organe d'appui de la bouteille à remplir et est traversé axia- lement par un tube évent se prolongeant au-delà de l'or- gane d'appui de la bouteille et portant un clapet de fermeture du canal commandé par le déplacement de la bouteille, caractérisé en ce que le tube évent débouche à son extrémité supérieure dans un conduit de liaison à un dispositif de mise en dépression, tandis que le ca- nal de remplissage et la cuve sont reliés à une source de pression. Grâce à cette disposition aucun retour de liquide ni d'air provenant de la bouteille en cours de remplis- sage ne s'effectue en direction de la cuve de liquide. En outre la différence de pression entre la pression du liquide contenu dans la cuve et dans le canal de remplis- sage et la dépression créée à l'extrémité du tube évent permet d'obtenir un débit de liquide important et ainsi d'accélérer le remplissage. De préférence, le dispositif de mise en dépression comporte un séparateur air-liquide qui est relié à sa partie supérieure à une source de dépression, et-à sa partie inférieure à un réservoir de liquide. Le liquide provenant de la bouteille et ayant tra- versé le tube évent est ainsi évacué dans le réservoir sans atteindre la source de dépression. La présente invention s'étend également à une ins- tallation de remplissage comportant plusieurs dispositifs de remplissage du type ci-dessus, qui sont répartis à la périphérie de la cuve de liquide et entraînés en rotation avec celle-ci. Cette installation comporte un conduit de mise en pression reliant une source de pression à la cuve de liquide, un conduit d'alimentation en liquide de cette même cuve et une source de dépression extérieure à la cuve, qui est reliée à l'extrémité supérieure de cha- cun des tubes évents des dispositifs de remplissage. Selon un mode de réalisation préféré, la cuve étant entraînée en rotation avec les dispositifs de remplissage, le conduit de mise en pression et le conduit d'alimenta- tion en liquide sont reliés à la cuve par un même joint tournant. La source de dépression peut également être reliée auxconduitsde liaison auztubes évents par l'intermédiaire du même joint tournant. La source de dépression peut également, selon une variante de réalisation, être reliée aux tubes évents par un conduit traversant l'arbre d'entraînement en rota- tion de la cuve. Quel que soit le mode de réalisation choisi, les alimentations en liquide, pression et dépression sont centralisées et simples. La description ci-dessous de modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés aux dessins annexés, fera d'ailleurs ressortir les avan- tages et caractéristiques de l'invention. Sur ces dessins: - la fig. 1 est une vue partielle, en coupe selon un plan vertical, d'une installation de remplissage sui- vant l'invention; - la fig. 2 est une vue schématique en coupe, à plus grande échelle, d'un dispositif de remplissage se- lon l'invention, utilisé dans l'installation de la fi- gure 1; - la fig. 3 est une vue schématique, partiellement en coupe, du dispositif de remplissage de la figure 2, en position d'utilisation; - la fig. 4 est une vue analogue à la figure 2, d'une variante de réalisation du dispositif de remplis- sage selon l'invention; - la fig. 5 est une vue de détail montrant une va- riante de réalisation de la tête évasée du tube évent; - la fig. 6 est une vue de face, avec arrachement partiel, d'une variante de réalisation de l'installation de remplissage. Comme le montre plus particulièrement la figure 1, une installation de remplissage de bouteilles comporte, d'une façon générale, une cuve l alimentée en liquide à distribuer et une table 2 de support de sellettes de mcntée et de descente des bouteilles (non représentées), qui sont toutes deux montées sur un même arbre vertical 4 qui est entraîné en rotation par un dispositif clas- sique, qui n'a pas été représenté pour ne pas compliquer la figure. La cuve i est alimentée en liquide par l'intermé- diaire d'une canalisation 6 munie d'une vanne 7 comman- dée par une sonde 8 de détection du niveau du liquide dans la cuve. La canalisation 6, comme la sonde 8, sont portées par un bouchon 10 monté, par l'intermédiaire d'un joint tournant 12, dans un orifice du couvercle 13 de la cuve 1. Le bouchon 10 est également traversé par un conduit 14 d'amenée d'air stérile ou de gaz neutre sous pression, au-dessus du liquide dans la cuve. Ce conduit 14 est relié à une source d'air ou de gaz, non représentée, par l'intermédiaire d'une vanne 15, d'un débitmètre 16 et d'un régulateur de pression 18, la pres- sion dans la cuve étant maintenue constante par une sou- pape d'arrêt 20 portée par-le couvercle 13. La cuve 1 supporte par ailleurs, à sa partie infé- rieure, un certain nombre de dispositifs de remplissage 22 répartis sur sa périphérie et disposés ainsi vertica- lement au-dessus des sellettes portées par la table 2. Chacun de ces dispositifs de remplissage 22 est monté dans un orifice 24 du fond de la cuve 1 (fig. 2). Il com- porte un fourreau de guidage 26 fixé, par exemple par des vis non représentées, sur le fond de la cuve 1 autour de l'orifice 24 et maintenant un cône de coulée 28 relié par un soufflet 30 à un manchon tubulaire 32. Le manchon 32 est mobile dans le fourreau 26, mais il est prolongé à l'extérieur de ce fourreau par une tubulure 34 qui est solidaire d'un manchon extérieur 36, coulissant sur le fourreau 26 et en appui sur un ressort 38 qui tend à le repousser vers le bas. La tubulure 34 porte extérieurement, environ au mi- lieu de sa hauteur, une bague d'étanchéité 35 formant organe d'appui pour l'extrémité du goulot de la bouteille à remplir. En.outre cette tubulure 34 est fixée sur le manchon 32 au moyen d'un filetage 39 et ménage au droit de ce filetage une gorge dans laquelle est placé un joint torique d'étanchéité 40. L'ensemble formé par la tubulure 34, le manchon 32 et le soufflet 30 délimite un canal de remplissage qui met en communication l'orifice 24, c'est-à-dire la cuve 1, avec la bouteille à remplir. Ce canal de remplissage 42 est traversé axialement par un tube évent 44, qui est terminé à son extrémité inférieure par une tête évasée 45 susceptible de venir en contact avec le bord extrême de la tubulure 34 et de fermer celle-ci. En outre le tube évent 44 porte un clapet 46, en forme générale de double c ô n e, qui coopère avec le joint torique 40 pour fer- mer le canal de remplissage 42. Ce canal 42 est d'ail- leurs de préférence évasé au droit du clapet 46, pour per- mettre l'ouverture de celui-ci et ménager un passage de fluide tout autour du clapet, ainsi que le montre la fi- gure 3. Le tube évent 44 se prolonge jusque dans la cuve 1 o il est fixé sur une bague de centrage 48 reliée par des bras sensiblement radiaux 49 au cône de coulée 28. Comme le montre la figure 2, la bague de centrage 48 est évidée intérieurement et comporte ainsi une cavité 50 qui communique, d'une part avec le tube évent 44, et d'au- tre part avec un conduit 52 ménagé dans l'un des bras ra- diaux 49. Le conduit 52 se prolonge à travers la paroi du fourreau 26 et est relié à l'extérieur de ce fourreau, par un conduit 54,à un réservoir 56 relié à sa partie su- périeure à une source de dépression. Le réservoir 56 est en effet relié par un conduit 58, qui traverse de manière étanche la cuve 1, à un pas- sage 59 ménagé dans le bouchon 10 et relié par une cana- lisation 60 à une source de dépression. A sa partie infé- rieure le réservoir 56 est relié par une canalisation 62, munie d'une vanne 63, à une cuve 64 ouverte à sa partie supérieure et maintenue ainsi à la pression atmosphérique. Le réservoir 56 joue le rôle de séparateur air-liquide pour le fluide provenant du conduit 54 et du tube évent 44. A partir de ce réservoir l'air est renvoyé en direc- tion de la canalisation 60 et de la source de dépression, tandis que l'eau,ou autre liquide, est renvoyée à la cuve 64. Bien entendu le réservoir 56, qui de préférence est annulaire et fixé sur l'arbre rotatif 4, est relié à tous les dispositifs de remplissage 22 Ut comporte des con- duits 58, qui sont tous reliés par un même passage 59 à la canalisation de mise en dépression 60. Lorsque l'on veut effectuer le remplissage des bou- teilles on ouvre d'abord la vanne 7 pour remplir la cuve 1 de liquide à distribuer, jusqu'au-niveau déterminé par la sonde 8. En même temps on ouvre la vanne 15 pour intro- duire de l'air aseptique, ou du gaz neutre sous pression, au-dessus du liquide par l'intermédiaire du débitmètre 16 et du régulateur de pression 18. La cuve 64 est par ail- leurs remplie d'eau, ou autre liquide, de telle manière que l'extrémité inférieure du conduit 62 soit dans cette eau; puis la source de dépression est mise en route, de sorte que par l'intermédiaire du conduit 60, du passage 59 et desconduits58, le réservoir 56 relié aux tubes évents des dispositifs de remplissage est mis en dépres- sion. L'eau de la cuve 64 monte alors dans le conduit 62 d'une hauteur h qui correspond à la dépression désirée. L'ensemble est alors mis en rotation et les bou- teilles sont amenées par'les sellettes portées par la ta- ble 2. Chaque bouteille à remplir est alors soulevée par la sellette qui la supporte jusqu'au contact de la bague d'étanchéité 35 du dispositif de remplissage correspon- dant, puis elle continue à monter en entraînant avec elle l'ensemble du canal de remplissage, c'est-à-dire en fait la tubulure 34 et le manchon 32, ce qui d'une part pousse vers le haut le manchon 36 contre l'action du ressort 38, et d'autre part soulève le joint torique 40 qui est éloi- gné du clapet 46 et ouvre le canal de remplissage 42. De la même manière, la tubulure 34 est écartée de la tête évasée 45 du tube évent et ouvre l'extrémité de ce tube. Le dispositif de remplissage se trouve alors dans la posi- tion représentée sur la figure 3. Dans cette position le liquide contenu dans la cuve, qui bien entendu remplit également le canal de remplis- sage jusqu'au clapet 46, est libre de dépasser ce clapet et de s'écouler jusqu'à l'extrémité de la tubulure 34 pour pénétrer dans la bouteille à remplir 66. Au fur et à mesure du remplissage de cette bouteille l'air préala- blement contenu dans celle-ci est refoulé par le tube évent 44 en direction du réservoir 56 et de la source de dépression; le liquide contenu dans la cuve 1 est par contre maintenu à une pression constante grâce à la fois à la sonde de contrôle de niveau qui commande l'ouverture de la vanne et l'arrivée de liquide, et à l'alimentation en gaz aseptique ou gaz neutre au-dessus de ce liquide. La différence entre la pression à laquelle est soumis le liquide à. distribuer et la dépression à l'intérieur du tube évent est importante et assure un remplissage rapide de la bouteille 66. Lorsque dans cette bouteille 66 le liquide atteint l'orifice inférieur du tube évent 44, il bouche cet ori- fice et empêche la poursuite de l'évacuation de l'air. Le liquide continue cependant à arriver dans la bouteille 66 et il commence à pénétrer dans le tube évent 44. Toute- fois la dépression créée dans ce tube évent est faible et, en outre,.ce tube est de petite dimension de sorte qu'il se crée une perte de charge importante dans ce tube évent lorsque le liquide pénètre à l'intérieur. La pres- sion de l'air à l'intérieur de la bouteille 66 augmente donc rapidement et s'équilibre avec la pression du li- quide dans le canal de remplissage. L'écoulement s'ar- réte alors. Dès que la bouteille 66 ainsi remplie commence à redescendre, la tubulure 34 repoussée par le ressort 38 qui agit sur le manchon 36, redescend avec elle ce qui rapproche le joint torique 40 du clapet 46 et bientôt ferme celui-ci. En même temps la tubulure 34 vient au contact de la tête évasée 45 et ferme ainsi l'orifice inférieur du tube évent. La bouteille 66 continuant à descendre, l'orifice extrême du tube évent est dégagé et le liquide contenu à l'intérieur de ce tube tend à remonter sous l'effet de la dépression, jusqu'au réservoir 56. Dans ce réservoir le liquide est séparé de l'air et renvoyé par le conduit 62 à la cuve 64. Une autre bouteille peut alors être amenée au dis- positif de remplissage 22 et remplie à son tour de la même manière. Grâce à la présence du réservoir 56 et de la source de dépression, le tube évent peut jouer complètement son rôle sans risquer de polluer le liquide en réserve dans la cuve. Il est totalement vidé du liquide avant la mise en place de la nouvelle bouteille. Celle-ci ne risque donc pas de recevoir du liquide ayant été en contact avec la bouteille précédente et, de plus, son remplissage peut commencer immédiatement après sa mise en place. La figure 4 montre une variante de réalisation du dispositif de remplissage dans laquelle le fourreau 26 et le cône de coulée 28 ne sont plus fixés directement sur le fond de la cuve 1 mais sur un embout tubulaire 68 qui porte la bague de centrage 48 et, par suite, le tube évent 44. La bague 48 est ainsi placée au centre de l'em- bout 68, c'est-à-dire à l'extérieur de la cuve 1. Elle est reliée à cet embout par au moins un bras radial 49 traversé par un passage 52 de liaison au réservoir sépa- rateur air-liquide 56. En outre dans ce mode de réalisation le manchon 32 se prolonge au-delà du siège 69 du clapet 46 et porte lui- même le manchon 36 qui coulisse sur la surface extérieure du fourreau 26. Le joint torique 40 est porté par le cla- pet 46 lui-même de façon à se déplacer avec lui et à ve- nir s'appliquer sur la paroi interne du manchon 32 qui forme le siège 69. La tubulure 34 est, elle, vissée en 70 sur ce manchon 32, en dessous du clapet 46. Par ailleurs le tube -évent 44 est réalisé en deux parties, une partie supérieure qui relie la bague de cen- trage 48 au clapet 46, et une partie inférieure 72 fixée sur la précédente, par exemple par vissage, et terminée à sa partie inférieure par une tête évasée ou clapet auxi- Maire 73. Cette tête 73 peut ainsi avoir un diamètre ex- térieur supérieur au diamètre interne de la tubulure 34, ce qui lui permet d'assurer une meilleure déviation du fluide et une meilleure fermeture de la tubulure 34. Dans une autre variante de réalisation, représen- tée sur la figure 5, la tête évasée 75 du tube évent est percée de canaux radiaux 76 qui, dans la position de fer- meture représentée, débouchent à proximité de l'extrémité inférieure de la tubulure 34 et permettent ainsi une as- piration du liquide s'écoulant le long de l'extérieur de cette tubulure après le remplissage d'une bouteille. Ce film de liquide qui a été en contact avec la bouteille précédente ne risque donc plus en aucun cas de venir souiller le liquide de la bouteille suivante. Les dispositifs de remplissage représentés sur les figures 4 et 5 peuvent, bien entendu, être utilisés sur l'installation de la figure 1 de la même manière que les dispositifs de remplissage des figures 2 et 3. Ils peu- vent également, comme ces derniers, être utilisés sur une installation légèrement différente, telle que celle re- présentée sur la figure 6. Sur cette figure la cuve 1 est solidaire d'un arbre rotatif 77 qui fait partie d'un socle 78 portant les sel- lettes 80 de support des bouteilles 66 et entraîné en ro- tation par sa partie inférieure. L'arbre 77 est creux et il il s'évase à sa partie supérieure pour constituer un ré- servoir séparateur air-liquide 82, qui est en communica- tion par des conduits 84 avec les tubes évents de chacun des dispositifs de remplissage 22 de l'installation. L'arbre 77 est relié à un tube vertical 86 qui le prolon- ge et débouche à sa partie inférieure dans un bac de trop- plein fixe 88. Un conduit fixe 90 d'alimentation en. vide traverse axialement la totalité de l'arbre 77 et du-tube 86 pour être relié en dessous du bac de trop-plein 88 à une source de dépression, non représentée, tandis que sa partie supérieure débouche dans le séparateur air- liquide 82. Les tubes évents des dispositifs de remplissage 22 sont ainsi mis en dépression par l'intermédiaire des con- duits 84 du séparateur 82, de la canalisation 90 et de la source de dépression, ce qui en même temps provoque une montée du liquide du bac de trop-plein dans le tube 86 et forme un joint hydraulique à la partie inférieure de ce tube. Lors du remplissage l'air refoulé par le tube évent est aspiré dans le conduit 90, tandis que le li- quide redescend dans le tube 86 vers le bac de trop-plein 88. Un conduit 92 de retour du trop-plein partant du bac 88 assure le maintien d'un niveau pratiquement constant à l'intérieur de ce bac. On obtient ainsi les mêmes facilités de remplis- sage rapide, sûr et aseptique, qu'avec l'installation de la figure 1. Il est bien évident qu'on pourrait réaliser de la même manière des installations de remplissage comportant une cuve fixe à la place de la cuve rotative des figu- res 1 et 6. Dans tous les cas le dispositif de remplissage se- lon l'invention est simple, son prix de revient est rela- tivement faible et son nettoyage est très facile. - REVENDICATIONS - 1 - Dispositif de remplissage automatique de bou- teilles, notamment en liquides "plats" contenus dans une cuve alimentée en liquide, comportant un canal de remplis- sage (42) en communication- constante avec la cuve et mo- bile verticalement par rapport à celle-ci, qui est-soli- daire d'un organe (35) d'appui de la bouteille à remplir et est traversé axialement par un tube évent(44)se pro- longeant au-delà de l'organe d'appui de la bouteille et portant un clapet (46) de fermeture du canal commandé par le déplacement de la bouteille, caractérisé en ce que le tube évent (44) débouche à son extrémité supé- rieure dans un conduit (52, 54) de liaison à un disposi- tif de mise en dépression, tandis que le canal de rem- plissage (42) et la cuve pression. 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte un réservoir séparateur air- liquide (56, 82), relié à son extrémité supérieure au tube évent (44) et à la source de dépression, et à son extrémité inférieure à un réservoir de liquide (64, 88). 3 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure du tube évent (44) débouche dans la cavité interne (50) d'une bague de centrage (48) solidaire d'au moins un bras creux (49) en communication avec le conduit de liai- son (54, 84) à la source de dépression. 4 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tube évent (44) comporte à son extrémité inférieure une tête évasée (45, 73, 75) de déviation du fluide, formant clapet de fermeture du canal de remplissage (42). - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le tube évent (44) est réa- lisé en deux parties fixées l'une sur l'autre, au droit du clapet (46), et comporte une tête évasée (73) ayant un diamètre extérieur nettement supérieur à celui de la tubu- lure (34) délimitant le canal de remplissage (42). 6 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tête évasée (75) du tube évent (44) comporte une partie supérieure de diamètre correspondant au diamètre interne de la tubulure (34) dé- limitant le canal de remplissage, et des canaux radiaux (76) d'aspiration du liquide restant sur l'extrémité de cette tubulure. 7 - Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un joint torique (40) coopérant avec le clapet (46) de fermeture du canal de remplissage (42). 8 - Installation de remplissage automatique de bou- teilles, comportant plusieurs dispositifs de remplissage suivant l'une des revendications 1 à 7, qui sont p o r t é s par une cuve de liquide (1) et en commu- nication avec celle-ci, ainsi que des moyens de déplace- ment vertical des bouteilles par rapport à ces disposi- tifs, caractérisée en ce qu'elle comporte un conduit de mise en pression (14) reliant une source de pression à la cuve (1), un conduit (6) d'alimentation en liquide de cette même cuve, et une source de dépression extérieure à la cuve, qui est reliée à l'extrémité supérieure de chacun des tubes évents (44) des dispositifs de remplis- sage (22). 9 - Installation suivant la revendication 8, carac- térisée en ce que la cuve (1) étant entraînée en rotation avec les dispositifs de remplissage (22), le conduit de mise en pression (14) et le conduit d'alimentation en li- quide (6) sont reliés à la cuve par un même joint tour- nant (10, 12). - Installation suivant la revendication 9, ca- ractérisée en ce que la source de dépression est reliée aux conduits (54) de liaison aux tubes évents (44) par l'intermédiaire du même joint tournant (10, 12) que le conduit d'alimentation de la cuve. l1 - Installation suivant la revendication 10, ca- ractérisée en ce qu'elle comporte un réservoir séparateur air-liquide (56) porté par l'arbre rotatif (4) de support de la cuve (1) et relié à sa partie supérieure, d'une part à travers le joint tournant (10, 12) à la source de dé- pression, et d'autre part aux tubes évents (44) des dis- positifs de remplissage, et à sa partie inférieure à une cuve de retour du liquide (64). 12 - Installation suivant l'une des revendications 8 et 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un séparateur air-liquide (82) fixé à la cuve (1) et relié, par un tube (90) traversant axialement l'arbre rotatif (77) de sup- port de cette cuve, à une source de dépression, et par un second tube (86) coaxial au premier à une bague de trop- plein (88).