Brevet FR2496837A1 — publié le 19820625

Appareil de pressurisation de récipients contenant des produits liquides non carbonatés. De nombreux produits tels que des boissons sans alcool et des bières sont conditionnés dans des récipients sous pres- sion. La pression sous laquelle ces produits sont maintenus dans les récipients résulte de la carbonatation qui a lieu dans le produit, le récipient scellé étant en d'autres termes pressurisé en raison de la nature du produit qu'il contient. Certains récipients, et en particulier des boîtes d'alu- minium et d'acier en deux pièces, sont réalisées avec une paroi latérale ayant la plus faible épaisseur possible pour réduire là quantité de métal nécessaire pour former le ré- cipient et réduire de ce fait le coût de ce récipient. Ces récipients, de même que d'autres tels que des bouteilles en matière plastique et analogues, comptent largement sur la pression interne exercée par la produit à l'intérieur du récipient pour augmenter leur résistance à la rupture et la résistance d'ensemble de la paroi du récipient. Que les produits carbonatés soient mis dans une boîte, une bouteille ou tout autre récipient, l'air est évacué de la partie supérieure située au-dessus du produit dans le réci- pient avant le scellement du couvercle sur ce récipient, en raison du dioxyde de carbone qui est dégagé par le produit. Il est souhaitable d'éliminer l'air situé dans l'espace supérieur audessus du produit dans le récipient pour éviter une altération du produit due à l'air. Récemment, il est devenu de plus en plus courant de conditionner des produits non carbonatés tels que des jus de fruit et analogues dans les mêmes récipients qui avaient été utilisés dans le passé seulement pour des produits carbona- tés. Mlais du fait que ces produits sont inactifs, c'est-à- dire qu'ils ne développent pas de pression interne due à la carbonatation, on ne peut compter sur eux pour augmenter la résistance structurelle d'un récipient métallique, d'une bouteille en matière plastique et autres récipients similai- res remplis, et on ne peut pas compter non plus sur ces produits pour éliminer l'air de l'espace supérieur situé au-dessus du produit avant le scellement du récipient au moyen d'un élément de fermeture. On sait comment mélanger physiquement de l'azote gazeux dans de tels produits inactifs avant leur conditionnement pour obtenir le gaz azote nécessaire aussi bien à la pressu- risation du récipient qu'à l'élimination de l'air de l'espace supérieur dans le récipient juste avant son scellement. Cependant le gaz azote ne se mélange pas facilement à ces produits, et ce procédé exige donc du temps et est coûteux. De par le brevet G.B. n0 1.455.652, on-sait également que des corps de récipient remplis de produits inactifs peuvent être pressurisés en versant des gouttes d'azote liquide ou d'un gaz hoble liquéfié dans le récipient rempli et en pro- cédant immédiatement au scellement du récipient. Après le scellement, le gaz liquéfié qui s'évapore et qui se présente alors sous forme gazeuse met le corps du récipient sous pression. Malheureusement, le brevet britannique ne décrit pas un appareil complet permettant d'obtenir ce résultat. La présente invention propose un appareil d'injection d'azote liquide ou de tout autre gaz liquéfié tels que des gaz nobles, y compris de l'argon et analogues, dans des récipients, cet appareil surmontant les insuffisances des dispositifs antérieurs. Le système d'injection de la présente invention comprend une chambre de retenue de liquide, des moyens pour permettre la sélection de quantités déterminée de gaz liquéfié à injecter dans les récipients à mesure que ceux-ci passent dans le dispositif, et des moyens combinant une soupape et un flotteur pour maintenir les niveaux du liquide et les niveaux de la pression gazeuse à l'intérieur du dispositif. L'appareil comprend également des moyens pour maintenir une atmosphère gazeuse autour de la buse de sortie, évitant ainsi à l'air et à l'humidité de pénétrer dans le dispositif, de geler et de provoquer la défaillance du dis- positif. Le système d'injection de gaz liquéfié de la présente invention sera maintenant décrit plus en détail avec référen- ce aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une représentation schématique du système d'injection de gaz liquéfié de la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe de l'unité d'injection, la figure 3 est une vue de dessus de l'unité d'injection, et la figure 4 est une vue de dessus de la plaque de fond de l'unité d'injection. Si on se reporte aux figures, la figure 1 est une repré- sentation schématique d'un système d'injection d'azote liqui- de. Bien qu'il soit fait référence de façon spécifique à de l'azote liquide, on comprendra que d'autres gaz liquéfiés compatibles avec le produit à conditionner, tels que des gaz s nobles, en particulier de l'argon, pourrait être utilisé à sa place. Un réservoir 10 constitue la source d'azote liquide du système. De tels réservoirs 10 sont disponibles dans le commerce et comprennent des mécanismes de détente de la pression (non représentés) pour éviter que la pression gazeu- se de l'azote liquide qui s'évapore à l'intérieur du réser- voir 10 ne dépasse la résistance de ce réservoir. A l'inté- rieur du réservoir 10 sont prévus deux tubes 12 et 14. Le tube 12 est disposé au-dessus de l'azote liquide à l'intérieur- du réservoir 10 et est utilisé pour commander la pression de l'azote gazeux qui s'évapore à l'intérieur du réservoir 10 au-dessus de l'azote liquide de manière qu'elle soit main- tenue à des niveaux permettant le fonctionnement du système. Ainsi, la conduite 12 comprend une soupape 16, un dispositif chauffant 18 pour chauffer l'azote gazeux, qui peut être fourni par la conduite 12 à une température d'environ -129,10C et un régulateur de contre-pression 20. Le régulateur de contre-pression 20 est réglé sur une pression égale à celle que l'on désire à l'intérieur du système et qui peut être située dans la gamme comprise entre 20692 Pa et 34487 Pa, et de préférence de. 27590 Pa. Cette pression est bien inférieure à la pression pouvant être supportée par le réservoir 10 qui est ainsi contrôlé par ses mécanismes de détente de sa pres- sion interne. Le but du dispositif chauffant 18 est d'éviter le gel du régulateur de contre-pression 20 et la défaillance de ce dispositif. La conduite 14 est plongée à l'intérieur de l'azote liquide lui-même. L'azote liquide est "pompé" par cette conduite du fait de la pression interne régnant dans le réservoir 10. La soupape 17 commande le débit du gaz liquéfié provenant de la conduite 14 et allant à la conduite isolée 22. La conduite 22 est de préférence constituée par un tuyau de métal recouvert d'un caoutchouc mousse ou de toute autre substance isolante qui réduit autant que possible la perte de chaleur. La conduite 22 est reliée à son autre extrémité à la prise de gaz liquéfié 38 d'un dispositif injecteur 24. Sous l'injecteur 24 passent des corps de récipients tels que des boîtes métalliques 26. Le passage de ces récipients sous le dispositif 24 est détecté par le détecteur 28 et un signal est envoyé par la ligne 30 à un contrôleur 32. Le contrôleur 32 relaie ce message par la ligne 34 et le connecteur élec- trique 36 jusqu'à l'injecteur 24 et cet injecteur 24-injecte une quantité contrôlée d'azote liquide dans le récipient 26. On décrira maintenant cette opération plus en détail. Les figures 2 et 3 représentent le dispositif d'injection 24. La conduite d'arrivée 40 est entourée par un élément isolant 38 qui la recouvre. La conduite d'entrée 40 se ter- mine par une connexion avec une chambre à fluide 42. La chambre à fluide 42 contient à l'intérieur un flotteur 46, lequel flotteur 46 monte et descend avec le niveau de l'azote liquide contenu dans la chambre 42. Une chicane 44 est prévue à l'entrée de la chambre 42 pour éviter le choc direct du gaz liquéfié arrivant contre le flotteur 46 et la perturbation de son fonctionnement. Pendant le démarrage, le flotteur 46 repose sur le fond de la chambre 42. Au démarrage, les températures du dispo- sitif injecteur 24 de même que des conduites d'entrée 22 et , sont très supérieures au point d'ébullition de l'azote liquide. Ainsi, au début, la plus grande partie sinon la totalité de l'azote qui pénètre dans la chambre 42 est sous forme gazeuse. Ce gaz est évacué par l'intermédiaire d'un mécanisme à soupape comprenant une soupape 56 s'appliquant à l'intérieur d'un siège de soupape 85 à l'état ouvert, une tige 54 et un chapeau 48, qui sont tous fixés au flotteur 46. Le chapeau 48 comprend une série d'ouvertures 50 par les- quelles peut pénétrer le gaz. Le gaz passe par un tube 52 autour duquel circule le flotteur 46, par un siège de soupape 58, le long d'une chambre 60, par une ouverture 62, par une autre chambre 64 et sort par la sortie 68. Cette action refroidit les parties internes du dispositif 24 et balaye le système avec de l'azote, éliminant tout l'air du système et contribuant ainsi à éviter le gel ultérieur de l'humidité. A mesure que le dispositif 24 se refroidit, une quantité de plus en plus importante d'azote liquide pénètre par la conduite 40. En ce point, le flotteur 46 monte. Pourtant, une partie de l'azote liquide entre en ébullition sous forme de gaz, maintenant une pression au-dessus du flotteur 46 qui est mesurée par l'intermédiaire de la conduite 70 reliée à la chambre 42 et d'un manomètre 72 fixé à la conduite 70. Pendant la montée du flotteur 46, la soupape 56 reste ouverte, permettant à une partie de l'azote liquide de se vaporiser et de s'échapper par le siège de soupape 58 et le système de sortie mentionné ci-dessus, et il sort éventuelle- ment sous forme de gaz. On finit par atteindre un équilibre o la soupape 56 est légèrement ouverte ou fermée à l'inté- rieur du siège de soupape 58, la pénétration de l'azote liquide additionnel par la conduite 40 tendant à soulever le flotteur 46 et l'augmentation de la pression gazeuse au- dessus de ce flotteur 46 tendant à l'abaisser. L'injection d'azote liquide provenant du dispositif 24 dans le récipient 26 est commandée par une soupape à pointeau 78 disposée à l'intérieur du siège de soupape 80. Quand le détecteur 28 détecte la présence d'un récipient 26, le con- trôleur 32 envoie un signal au solénoïde 74. Quand le solé- noide 74 se ferme, il tire la tige de soupape 76 vers le haut, faisant passer l'azote liquide du tube 77, lequel tube 77 est en communication avec la chambre 42, par les ouvertu- res à fluide 69 et 71 de manière à permettre à l'azote liqui- de de sortir par le siège de soupape 80 et par la conduite de sortie 82 pour parvenir dans le corps 26 du récipient. Le solénoïde 74 est un solénoïde magnétique à grande vitesse capable de s'ouvrir et de se fermer à des vitesses dépassant 3000 courses à la minute. Ceci est plus que suffisant pour convenir à une ligne de remplissage de récipients, la plus rapide d'entre elles dépassant rarement 1500 unités à la minute. La durée pendant laquelle le solénoïde 74 autorise la soupape 78 à rester ouverte est déterminée par le contrôleur 32. Ainsi, un signal de déclenchement provenant du détecteur 28 fait démarrer une minuterie comprise dans le dispositif 32 qui active le solénoïde 74 et le désactive selon une durée prédéterminée. Quand le solénoïde 74 est désactivé, le res- sort 75 pousse la tige de soupape 76 vers le bas, fermant la soupape à pointeau 78 dans le siège de soupape 80 et mettant fin au courant d'azote liquide. Comme mentionné précédemment, quand le flotteur 46 monte et descend, l'azote gazeux sort par le siège de soupape 58 et peut passer dans la chambre 64 et par la sortie 68. Comme on le voit mieux à la figure 4, une série de dispositifs chauf- fants 86 disposés à l'intérieur de la plaque de fond 83 maintiennent une température située suffisamment au-dessus de la température de l'azote liquide pour être certain qu'il soit sous forme gazeuse quand il sort par la sortie 68 avec l'azote liquide qui est injecté par la conduite de sortie 82. Ceci permet de maintenir une atmosphère d'azote gazeux entou- rant la conduite de sortie 82 et interdit ainsi à l'air de pénétrer dans cette région, ce qui évite le gel de la condui- te de sortie 82. Ces éléments chauffants 86 chauffent égale- ment la plaque de fond 83 à une température qui est suffisam- ment au-dessus du point de congélation du produit contenu dans le récipient 26 pour que tout produit pouvant être projeté contre la plaque de fond 83 ne s'y congèle pas. Continuant à considérer la figure 4, des trous de sortie de gaz additionnels 100 sont prévus autour de la conduite de sortie 82. Ceci constitue des positions additionnelles par lesquelles l'azote gazeux peut sortir de la chambre 64. On peut faire tourner une plaque rapportée 85 pour modifier la position de la sortie de l'injecteur 24 par la conduite de sortie 82. La conduite de sortie 82 peut être disposée selon un angle compris entre 10 et 300 par rapport au fond du dispositif 24, un angle d'environ 200 étant préféré. Des corps de boîtes en aluminium de 340 g (355 millili- tres) peuvent être pressurisés au moyen d'une injection d'environ 0,1 à 0,2 millilitres d'azote liquide par boîte. Naturellement, la quantité d'azote liquide qui est injectée est contrôlée par la durée pendant laquelle la soupape 80 reste ouverte et par la vitesse du récipient 26 qui passe sous le dispositif d'injection 24. Lorsqu'une passe est terminée, le dispositif 24 peut être fermé temporairement. Cependant, si de l'air pénètre dans le dispositif et si dans le même temps de l'humidité se condense à l'intérieur, il peut y avoir gel, ce qui entraîne des difficultés pour le démarrage suivant. C'est pourquoi les éléments chauffants 73 qui sont commandés par le thermostat 84 peuvent être activés pendant la fermeture et désactivés au démarrage. Les composants les plus importants du dispositif 24 sont disposés à l'intérieur de deux enveloppes 25 et 27 qui sont scellées au moyen de joints toriques 94 au niveau de leur jonction. La plaque de fond 83 est fixée au fond de l'enve- loppe 27 au moyen de dispositifs de fixation 99 et scellée au moyen de joints toriques 88, 90 et 92. Les connexions électriques telles que celles destinées aux éléments chauffants 86 et au solénoïde 84 sont réalisées au moyen de deux bornes 96 et 98 qui sont elles-mêmes reliées au connecteur électrique 36 relié électriquement au contrô- leur 32 par la ligne 34. Les enveloppes 25 et 27 peuvent être remplies d'une substance isolante telle que de la mousse de polyuréthane ou analogue pour contribuer à exclure la chaleur externe du système pendant son fonctionnement et réduire de ce fait la quantité d'azote qui s'en évapore sous forme gazeuse. Il est clair à la lecture de ce qui précède que la présen- te invention propose un dispositif distributeur pour réci- pients pressurisés d'un gaz liquéfié qui maintient un niveau correct pour le gaz liquéfié, l'équilibre entre le gaz sous forme gazeuse et le gaz liquéfié et qui évite le gel du dispositif pendant son fonctionnement. Comme il va de soi, et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation, non plus qu'à ceux des modes de réali- sation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagées; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. RWVENDICATIONS 1. Appareil de pressurisation de récipients, caractérisé en ce qu'il comprend une source (10) de gaz liquéfié, des moyens (20) pour régler la pression à l'intérieur de ladite source de gaz liquéfié, des moyens (28) pour détecter les récipients (26) et un injecteur (24) qui réagit auxdits moyens de détection et qui est relié à ladite source de gaz liquéfié pour fournir du gaz liquéfié auxdits récipients. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de minuterie (32) pour commander la quantité de gaz liquéfié qui est envoyée dans lesdits réci- pients (26). 3. Appareil selon l'une des revendications 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'il comprend un élément chauffant (18) disposé entre ladite source de gaz liquéfié et lesdits moyens de réglage de la pression. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit injecteur (24) comprend une chambre de gaz liquéfié (42), des moyens d'injection (82) en liaison avec ladite chambre et un flotteur (46) qui commande le niveau de gaz liquéfié et la pression du gaz à l'intérieur dudit injecteur. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une soupape (78) qui est reliée à ladite chambre (42) pour envoyer ledit gaz liquéfié dans lesdits récipients (26) et des moyens (32, 74) pour commander ladite soupape. 6. Appareil selon l'une des revendications 4 ou 5, carac- térisé en ce que ledit flotteur (46) comprend un chapeau (48) muni d'ouvertures (50) et une soupape (56) qui permet au gaz de s'échapper de ladite chambre (42). 7. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens à soupape de commande qui laissent passer ledit gaz liquéfié comprennent un solénoïde (74) et un ressort (75). 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications-5 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un élément chauffant (86) disposé à l'intérieur d'une plaque de fond (83) de l'appareil pour éviter le gel de cet appareil pendant son fonctionne- ment. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend un élément chauffant (73) pour éviter que l'humidité s'accumule quand l'appareil ne fonctionne pas.