Brevet FR2501156A1 — publié le 19820910

Perfectionnement aux dispositifs doseurs de produit a emboîter. Le remplissage de boites de conserves ou analogues en produits semiliquides pâteux ou hétérogènes du genre confiture avec morceaux de fruits, aliments pour animaux a base de morceaux de viande, aliments pour êtres humains comportant des morceaux de viande ou de légumes pose des problèmes de régularité du dosage. On sait, en effet, que certaines des machines utilisées à ce jour comportent sur un support tournant une pluralité de chambres de dosage consti- tuées chacune par un cylindre et un piston fonctionnant comme une pompe. Les chambres sont généralement disposées verticalement. Dans cette configuration, la course ascendante du piston provoque une aspi- ration du produit par un conduit d'alimentation issu d'un réservoir le contenant et généralement placé au centre du support, alors que la course descendante refoule le produit en direction de la botte à remplir par un conduit de refoulement. Une vanne permet d'établir et d'interrompre de manière sélective la communication entre la chambre et l'un ou l'autre des deux conduits. La précision du dosage dépend d'un nombre important de facteurs.Elleest en effet tributaire de la régularité de l'aspi- ration, de la nature du produit, de l'effet de la force centrifuge sur le produit lorsque la machine tourne et de la constance de la cylindrée (dépendante quant à elle de la constance de la course du piston et de sa régularité dans le temps). La régularité de l'aspi- ration est influencée par la présence ou l'absence d'air résiduel dans la chambre ou dans le conduit de refoulement proche de la chambre. Elle est également influencée par la section du canal d'as- piration dont les dimensions doivent permettre le passage des morceaux de produit, lesquels sont de taille irrégulière tout en restant dans des dimensions telles que les conduits n'aient pas un encombrement prohibitif pour une géométrie de machine donnée. Cette géométrie est en effet imposée notamment par la taille des bottes a remplir qui sont amenées pratiquement côte a côte sous le support tournant afin, pour une cadence de production donnée, de limiter au maximum leur vitesse linéaire. La force centrifuge, enfin, agit sur le produit et induit en son sein tout un système de forces difficilement contrô- lables qui s'ajoutent vectoriellement aux forces d'aspiration et 2501 156 de refoulement commandées et en modifient de manière aléatoire les conditions et les caractéristiques. La régularité du dosage et du remplissage en est affectée. Pour remédier à ces inconvénients et optimiser le fonctionnement de ce type de machine, la présente invention propose un perfectionnement dont l'objet est, d'une part, de supprimer autant que faire se peut la présence d'air qui, réagissant en corps élas- tique, occupe un volume variable selon les conditions de pression auxquelles il est soumis et, d'autre part, de prendre en compte de manière positive et, ainsi, contrôlable, les effets de la force cen- trifuge. A cet effet, l'invention concerne donc un perfection- nement aux dispositifs doseurs de produits a emboiter comportant une chambre de dosage sensiblement verticale montée sur un support rota- tif autour d'un axe sensiblement parallèle à l'axe de ladite chambre, constituée par une enceinte tubulaire dans laquelle coulisse un pis- ton, ladite chambre étant reliée à sa partie inférieure par un con- duit d'alimentation à un réservoir de produit à embotter et a un embout de remplissage cylindrique vertical, dans lequel est monté un piston secondaire, par un conduit de refoulement débouchant dans cet embout par une ouverture latérale entièrement située au-dessus de l'orifice de communication de ce conduit avec ladite chambre, tandis qu'une vanne commandée assure l'établissement ou l'interrup- tion de la communication d'au moins le conduit d'alimentation avec la chambre de dosage. Selon l'une des caractéristiques essentielles de l'invention, ledit conduit de refoulement est entièrement situé à l'intérieur du cylindre décrit par l'axe de la chambre de dosage lors de la rotation du support et en avant de l'axe de cette chambre de dosage par rapport au sens de rotation. Plus particulièrement, ledit embout est disposé entre le réservoir et ladite chambre, la direction dudit conduit de refou- lement étant sensiblement radiale, tandis que ledit conduit d'ali- mentation reliant ledit réservoir à ladite chambre possède une partie voisine dudit réservoir de direction inclinée vers l'arrière par rapport audit sens de rotation. Afin, par ailleurs, d'améliorer les qualités de remplis- sage de la chambre de dosage en diminuant les obstacles à la circula- tion du produit, la vanne susdite est constituée par une pièce de fond de ladite chambre de dosage, montée à rotation dans l'enceinte tubulaire au moyen d'une jupe cylindriquu pourvue d'une ouver- ture pour découvrir e. obturer, selon sa position, au moins l'ori- fice par lequel débouche le conduit d'alimentation dans ladite chambre. En outre, la largeur angulaire de l'ouverture de la jupe cylindrique susdite et l'écartement angulaire des orifices par les- quels les conduits d'alimentation et de refoulement débouchent Z, la base de la chambre susdite sont de dimensions telles que, lorsqu'on réalise l'obturation de l'une de ces ouvertures, on réalise simulta- nément la découverte de l'autre; on assure ainsi l'isolement de la chambre de dosage aa moment de l'aspiration, évitant ainsi de mettre en dépression de l'air pouvant être contenu dans la partie haute du conduit de refoulement. Dans un autre mode de réalisation, l'embout de remplissage comporte une chemise intérieure rotative pourvue d'un orifice suscep- tible d'être placé en coïncidence avec l'ouverture latérale du conduit de refoulement dans l'embout et déplacé par rapport à cette ouverture sous l'effet de rotation de la chemise pour constituer un moyen d'obtu- ration progressive du conduit de refoulement. On aura alors prévu que ledit orifice de la chemise comporte au moins un bord qui, lors de ladite rotation, coopère avec ladite ouverture pour en réduire pro- gressivement la section tout en en élevant le seuil. Dans ce cas, la fermeture progressive de l'ouverture par la chemise est réalisée pen- dant la dernière partie de la course de refoulement du piston de dosage et la fermeture totale est réalisée immédiatement après que ledit. piston a atteint son point mort bas. L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnée ci-après à titre d'exemple purement indicatif et nonlimitatif qui permettra d'en dégager les avantages et caractéristiques secondaires. Il sera fait référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue partielle en coupe horizontale d'un premier mode de réalisation du perfectionnement selon l'invention - la figure 2 est une coupe selon Il-II de la figure 1, dans laquelle les éléments mobiles d'obturation des canaux sont dans une autre position; - la figure 2A est une vue partielle suivant F d'un détail de la figure 2; - la figure 3 est une variante de réalisation du dispositif représenté aux figures 1 et 2; la figure 4 illustre, par une coupe IV-IV de la figure 3, l'appareil en position de fin de refoulement; - la figure 5 illustre, par une vue partielle, la commande des éléments de tiroir ou de piston de la machine perfec- tionnée selon l'invention. En regard des figures 1 et 2, on rappellera tout d'abord qu'il est connu de doser un produit & emboîter au moyen d'une machine comportant -principalement un support tournant autour d'un axe vertical 1, une pluralité de chambres de dosage 2 sensiblement vertica- les solidaires dudit support et un réservoir central 3. Dans chacune des chambres 2 - essen- tiellement constituée par une enceinte tubulaire - un piston 4 est susceptible de coulisser sous l'impulsion d'un mécanisme de commande qui sera explicité ci-après. La base de la chambre 2, fermée par une pièce de fond 2a, peut être mise en communication avec un conduit d'alimentation 5 et un conduit de refoulement 6 du produit a emboîter en quantité dosée. Le conduit d'alimentation 5 est issu du réservoir 3, tandis que le conduit de refoulement débouche dans un embout 7 cylin- drique et vertical sous l'extrémité inférieure 7a duquel est placée la botte a remplir. Dans cet embout, un piston secondaire 8 (ou tiroir) est monté à coulissement entre deux positions, à savoir une position basse dans laquelle sa face frontale 8a est contenue dans la face 7a de l'embout et une position haute dans laquelle ladite face frontale 8a est juste au niveau du bord supérieur de l'ouver- ture 6a latérale par laquelle le conduit 6 débouche dans l'embout 7. En outre, cette ouverture 6a est telle qu'elle est complètement située audessus de l'orifice 6b par lequel le conduit 6 déboucae à la base de la chambre 2 et a fortiori au-dessus de la face frontale 4a du piston 4 quand celui-ci est à son point mort bas, c'est-a-dire en fin de course de refoulement ou en début de course d'aspiration (voir - trait mixte 4'a sur la figure 2). Après le rappel de ces dispositions connues, on indi- quera ci-après les caractéristiques de l'invention. L'une d'entre elles réside dans la disposition du conduit de refoulement 6. On aura noté qu'en fonctionnement le conduit 5, la chambre de dosage et le conduit 6 contiennent le produit à emboîter et que ces éléments tournent autour de l'axe 1. 250 1 15 6 Du fait de la rotation de l'ensemble, le produit est soumis a une force centrifuge non négligeable. L'effet de cette force va dans le sens du remplissage de l'enceinte de dosage dans le conduit 5. On notera à cet égard que la partie 5a du conduit 5 voisine du réservoir 3 possède une direction générale D (figure 1) inclinée vers l'arrière par rapport au sens de rotation R de la machine. Cette orientation est très favorable a la pénétration du produit car elle correspond sensiblement à la direction de la résul- tante des forces appliquées au produit dans cette zone. On s'est rendu compte du fait que, pour bien maîtriser le refoulement du produit, il fallait que ce dernier soit refoulé sous la seule influence du piston 4. Comme il n'est pas possible de supprimer l'effet de la force centrifuge, on a disposé le conduit de refoule- ment dans une zone telle que la force centrifuge s'oppose au moins partiellement a la force de refoulement. Ainsi, selon l'une des caractéristiques de l'invention, le conduit 6 sera placé a l'inté- rieur du cylindre décrit par l'axe de la chambre 2 autour de l'axe 1. En effet, au-delà de cette limite, la force centrifuge fera naître dans le conduit de refoulement une tendance d'écoulement du produit sans action du piston 4 et, pourra provoquer la vidange spon- tanée du conduit 6 qui, à cause de la disposition de l'ouverture 6a, a une forme de siphon. On profitera au maximum de la force centri- fuge agissant comme force de retenue du produit si l'on place le conduit 6 comme représenté sur la figure 1, c'est-a-dire dans une direction presque radiale (vers l'axe 1). L'embout 7 sera avanta- geusemnct placé en avant de l'axe de la chambre 2 par rapport au sens de rotation R de la machine. Ainsi le conduit 6 présenter une direction générale proche de la direction radiale mais cependant un peu inclinée vers l'arrière pour favoriser le retour dans la chambre 2 du produit sous l'effet des forces engendrées par la rotation. Lors du refoulement, on voit que le piston 4 agit donc a l'encontre d'une force résistante, ce qui, par expérience, est un facteur de bon dosage. En outre, l'un des effets de la force centrifuge sur le produit contenu dans le conduit 6 selon l'invention réside dans la conformation théoriquement inclinée (voir ligne 9 sur la figure 2) de la surface libre du produit au voisinage de l'ouverture 6a. 250 1156 Comme on le verra ci-après, cette inclinaison est un facteur favo- rable au bon fonctionnement du dosage, car elle permet d'obtenir un remplissage du conduit 6 (dans'la partie supérieure du siphon qu'il forme) spontanément supérieur à celui réalisé par un produit à surface libre horizontale. La disposition radiale du conduit de refoulement telle qu'elle apparaît sur la figure 1 augmente l'encombrement circonfé- rentiel de chaque tête de dosage. Or, l'écartement d qui sépare deux embouts successifs est déterminé, d'une part, en fonction du rayon de circulation des boîtes avec la machine qui ne peut descendre au- dessous d'une certaine valeur sans compromettre leur acheminement automatique et, d'autre part, la valeur de la largeur ou du diamètre de ces bottes. La distance d est légèrement supérieure à la valeur de ce diamètre afin d'avoir pour un rayon donné un maximum de bottes sous l'ensemble des têtes de la machine. Il faut> dans cet espace, loger un conduit d'aspiration 5 et un conduit de refoulement de sections les plus importantes possibles pour le passage des morceaux de produit (viande ou fruits). Il faut en outre éviter de créer sur ces canaux de transfert des points d'étranglement. La solution à tous ces problèmes que propose l'invention réside dans la conception de la vanne qui assure au moins la communication de l'enceinte 2 avec le conduit 5 et son isolement par rapport à ce conduit. Cette vanne est constituée par la pièce de fond 2a qui est montée rotative à la base de l'enceinte tubulaire 2. Cette pièce comporte à sa partie supérieure une jupe cylindrique 10 qui possède une ouverture laté- rale Il qui, selon la position angulaire de la pièce 2a, est située en regard du canal d'alimentation 5 ou en regard du canal de refou- lement 6. On notera sur la figure 1 que, en position d'ouverture du canal 5, l'échancrure 11 n'obture pas complètement le canal de refoulement 6. Cette disposition peut être souhaitable, d'une part, pour éviter le cisaillement ou le coincement de certaines parties du produit et, d'autre part, pour aider a la phase finale de remplis- sage. Dans une autre réalisation (voir figure 3), l'ouverture et l'obturation du conduit 6 pendant l'obturation et l'ouverture du canal 5 sont réalisées complètement par la jupe 10 et l'échancrure 11. La manoeuvre en rotation de cette vanne est assurée par un levier 12 pourvu d'un galet 13 susceptible de coopérer lors de la rotation de 2501 156 la machine autour de l'are I avec une surface de came fixe non re- J) 1- ôjS fe te d Afin d'isoler le conduit 6 par rapport a l'extérieur, notamment à la fin de la phase de remplissage de l'enceinte 2, lorsque le piston secondaire 8 est ramené au voisinage de son point mort haut découvrant ainsi l'ouverture 6a et dans le cas de la figure 1, on a placé dans l'embout 7 une chemise rotative 14 pourvue d'une ouverture latérale 15. Selon la position angulaire de ladite chemise, l'ouverture 15 est placée en regard de l'ouverture 6a ou à côté de cette dernière, ouvrant ou fermant ainsi la communication du conduit 6 avec l'embout (ouvert, voir figure 2; fermé, voir figure 1). L'entraînement en rotation de la chemise 14 est par exemple assuré par la coopération d'une roue dentée 16 qui lui est solidaire avec un secteur denté 17 solidaire en rotation de la pièce 2a. Ainsi, la commande de la chemise 14 est couplée a la commande de la vanne 2a. On notera enfin, sur la figure 2A qui est une vue extérieure de l'embout (suivant F) au niveau de l'ouverture 6a, que les ouvertures 6a et 15 sont de formes telles qu'une rotation rela- tive restreint la section de passage en en élevant le seuil 18. Cette disposition présente les avantages ci-dessous: Lorsque l'on actionne le piston 4 en descendant, on a placé la chambre 2 en communication avec le conduit 6 (avec la fermeture concomitante du conduit 5) et les ouvertures 6a et 15 en regard l'une de l'autre. Le produit s'écoule donc par le canal 6 dans l'embout 7 en direction de la boite. A la fin du refoulement, on commence a actionner la rotation de la vanne 2a par le levier 12, sans pour autant fermer le conduit 6 du fait de la largeur angulaire de l'ouverture 11, et, dans le même temps, la rotation de la chemise 14 qui provoque un début de fermeture de l'ouverture 6a. Il se produit alors un étranglement pour l'écoulement du produit à ce niveau qui, du fait du débit sensiblement constant du refoulement, crée une légère surpression dans le conduit 6. Cette surpression a pour effet d'améliorer le remplissage de ce conduit en confinant l'air qui se trouverait logé dans la partie supérieure du siphon (sensiblement audessus de la ligne 9) dans un espace plus réduit et en le forçant a passer au-dessus du seuil 18 qui s'élève, entraîné 250 1 156 pal le produit. Lorsque le piston 4 arrive à son point mort bas (4'a), l'ouverture 6a est presque complètement obturée et le piston 8 descend dans l'embout 7 pour vider le produit qui y est retenu. On voit que cette succession d'opérations a permis de purger le conduit 6 de l'air qu'il pouvait contenir et, ainsi, de créer des conditions favorables à une bonne aspiration. En effet, lorsque la têce de dosage se trouve dans les conditions de la figure 1, la remontée du piston 4 crée une aspiration du produit depuis le réservoir 3 au travers du conduit 5. En même temps, le produit con- tenu dans le conduit 6 est soumis à une dépression. L'air qu'il aurait pu contenir aurait alors augmenté de volume et donc pris la place du produit en modifiant la quantité de dosage, d'une valeur non maîtri- sée, inconvénient qui est supprimé par la purge décrite ci-dessus. On parvient ainsi à maintenir constante avec une bonne précision la quantité de produit dosé. En regard des figures 3 et 4 sur lesquelles apparais- sent certains des organes ci-dessus décrits avec les mêmes réfé- rences, on voit que l'embout 7 ne comporte plus de chemise rotative et que la jupe 10 de la pièce 2a possède une ouverture 11 qui co!ncide avec les débouchés des conduits 5 et 6 dans la chambre 2. Ainsi, ces conduits sont respectivement et sélectivement complète- ment ouverts ou fermés par la vanne 2a. Dans le cas de la réalisation des figures 1 et 2 comportant une chemise rotative, l'ouverture 6a susdite est main- tenue fermée s'il ne se présente pas de bottes sous l'embout 7. En effet, de manière connue, la manoeuvre du levier 12 est asservie à la présence d'une botte. Si celle-ci n'est pas constatée, le levier n'est pas actionné et la chambre 2 reste en communication avec le réservoir. Il n'est alors pas besoin de prévoir le maintien de la fermeture de l'ouverture 6a par le piston secondaire 8 en l'absence de botte, ce qui simplifie son dispositif de commande et le piston 8 fonctionnera d'une façon identique en présence ou en l'absence de boites. Cette disposition est notamment intéressante pour une grande vitesse de rotation de la machine car elle permet un système de commande par chemin de guidage (voir figure 5) a pentes plus douces pour le piston secondaire 8. 250 1 156 Pour la réalisation selon les figures 3 et 4 dans la mesure o l'on n'asservit pas le fonctionnement du piston secondaire à la présence ou l'absence d'une boite, l'ouverture 6a sera décou- verte. Cependant, compte tenu des orientations selon l'invention des conduits, le produit reste maintenu dans le conduit 6 à une perte minimale près qui n'affecte pas les précisions de dosage de manière prohibitive. On pourra pour des vitesses plus réduites de rotation asservir le fonctionnement du piston secondaire 8 à la présence ou l'absence de botte pour maintenir cette ouverture fermée et ainsi supprimer toute perte de produit si minime soit-elle. On se reportera a la figure 5 sur laquelle on a schématiquement représenté les organes de commande des mouvements des pistons susdits. Sur cette figure, on voit les tiges de piston 8a et 4b des pistons 8 et 4 montées à coulissement dans un support 18 solidaire du réservoir central 3 et tournant avec lui. Chacune de ces tiges porte latéralement un galet 19 et 20 susceptible de rouler sur un chemin de roulement 21a, 21b et 22a, 22b qui est fixé sur une structure de support appartenant au bâti fixe de la machine. Ces chemins de roulement constituent donc des guides auxdits galets et commandent la montée et la descente des pistons 4 et 8 par les pentes appropriées qu'ils affectent lors de la rotation des pistons autour de l'axe de la machine. On comprend que les chemins 21a et 22a com- mandent l'élévation des pistons, alors que les chemins 21b et 22b commandent leur descente. Il suffit donc de donner à ces guides un profil adapté a la course et a la vitesse des pistons désirées, compte tenu d'une vitesse de rotation constante. On pourra d'ailleurs pré- voir ces guides en plusieurs tronçons pour permettre l'adaptation d'une ou plusieurs parties de ces guides a la cinématique désirée des pistons, voire pour en permettre la modification. L'invention trouve une application intéressante dans le domaine de l'emboîtage. Elle n'est pas limitée a la description qui vient d'en être donnée, mais couvre au contraire toutes les variantes qui lui seraient apportées sans sortir de son cadre ni de son esprit. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Perfectionnement aux dispositifs doseurs de produits à emboîter comportant une chambre (2) de dosage sensiblement verti- cale montée sur un support rotatif autour d'un axe (1) sensible- ment parallèle à l'axe de ladite chambre constituée par une enceinte tubulaire dans laquelle coulisse un piston (4), ladite chambre étant reliée, à sa partie inférieure, par un conduit d'alimentation (5), à un réservoir (3) de produit à emboîter et par un conduit de refoule- ment (6) à un embout de remplissage cylindrique vertical (7) dans le- quel est monté un piston secondaire (8) coulissant, ledit conduit de refoulement (6) débouchant dans -cet embout par une ouverture latérale (6a). entièrement située au-dessus de l'orifice de communication(6b) dudit conduit (6) avec ladite chambre (2), tandis qu'une vanne (2a) commandée assure l'établissement ou l'interruption de la conmunica- tion d'au moins le conduit d'alimentation (5) avec la chambre (2) de dosage, perfectionnement caractérisé en ce que ledit conduit (6) de refoulement est entièrement situé à l'intérieur du cylindre décrit par l'axe de la chambre (2) de dosage lors de la rotation du support et en avant de l'axe de cette chambre (2) de dosage par rapport au sens (R) de rotation. 2. Perfectionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit embout (7) est disposé entre le réservoir (3) et ladite chambre (2) en avant de celle-ci, la direction du conduit (6) de refoulement étant sensiblement radiale, tandis que le conduit (5) d'alimentation reliant ledit réservoir (3) à ladite chambre (2) possède une partie (5a) voisine du réservoir (3) de direction (D) inclinée vers l'arrière par rapport audit sens (R) de rotation. 3. Perfectionnement selon la revendication 1 ou la revendi- cation 2, caractérisé en ce que la vanne (2a) susdite est constituée par une pièce de fond de ladite chambre de dosage, montée à rota- tion dans l'enceinte tubulaire (2) au moyen d'une jupe cylindrique (10) pourvue d'une ouverture (11) pour découvrir et obturer, selon sa position, au moins l'orifice par lequel débouche le conduit d'alimentation (5) dans ladite chambre. 4. Perfectionnement selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que la largeur angulaire de 0 1 1 5 6 Il l'ouverture (11) de la jupe (10) cylindrique susdite et l'écar- tement angulaire des ouvertures des conduits d'alimentation (5) et de reàculem.nt (.) a la base de la chambre (2) susdite sont de dimensions telles que, lorsqu'on masque l'une de ces ouvertures ou dimasque Il'autre simultanfment. 5. Perfectionnement.elon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'embout de remplissage (7) comporte une chemise intérieure (14) rotative, pourvue d'un orifice (15) susceptible d'être placé en coïncidence avec l'ouverture latérale t6a) du conduit de refoulement dans l'embout et déplacé par rapport a cette ouverture sous l'effet de la rotation de la chemise, pour constituer un moyen d'obturation progressive du conduit de refou- lement (6). 6. Perfectionnement selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit orifice (15) de la chemise comporte au moins un bord qui, lors de ladite rotation, coopère avec ladite ouverture pour en réduire progressivement la section tout en en élevant le seuil (18). 7. Perfectionnement selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fermeture progressive de l'ouverture (6a) par la chemise (14) est réalisée pendant la dernière partie de la course de refoulement du piston de dosage (4) et en ce que la fermeture totale est réalisée immédiatement après que ledit piston a atteint son point mort bas. 8. Perfectionnement selon i'une quelconque des revendications a 7, caractérise en ce que les moyens d'actionnement en rotation de ladite chemise (].4) sont constitués par une roue dentée (16) coopérant avec un secteur denté (17) porté par la piece de fond (2a) rotative de la chambre de dosage formant vanne.