Brevet FR2521224A1 — publié le 19830812

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour l'addition d'une quantité prédéterminée d'un second liquide (liquide à doser) à un premier liquide qui se trouve dans un récipient (de préférence une bouteille), le niveau final de remplissage du récipient devant se trouver à une hauteur pré- déterminée Dans différents domaines de la technique, par exemple dans la fabrication de médicaments, dans la fabrication de produits de lavage et de rinçage, ainsi que-dans la fabri- cation de boissons, il est nécessaire d'ajouter en quantité prédéterminée un second liquide (liquide à doser) au liquide de base qui se trouve déjà dans un récipient définissant une portion, par exemple un flacon ou une bouteille, une hauteur prédéterminée étant toutefois prescrite pour le niveau final -de remplissage ainsi atteint L'automatisation de cette opéra- tion soulève des difficultés, en particulier lorsque des quantités différentes de liquide à doser doivent être ajoutées et lorsque le niveau du liquide de base qui se trouve déjà dans le récipient n'est pas défini exactement, ce qui est notamment le cas avec des liquides moussants A simple titre d'exemple, on mentionnera à cet égard la fabrication du champagne et, plus précisément, l'addition de liqueur à la suite du dégor- gement (expulsion du dépôt de levain et de glace rassemblé dans le goulot) des bouteilles Dans ces conditions, il est d'une part nécessaire d'introduire des doses différentes de liqueur (vin sec, demi-sec, brut) et, d'autre part, l'état de remplissage des bouteilles à la suite du dégorgement n'est pas exactement défini Pour ces raisons, il est extrêmement difficile de parve- nir à un niveau final défini exactement à la suite du dosage. En tout cas, les dispositifs jusqu'ici connus ne convenaient pas pour l'automatisation de cette opération. Le but de la présente invention est donc de fournir un procédé et un dispositif qui permettent, de manière simple et automatisable, d'ajouter une quantité voulue de liquide secon- daire au liquide de base qui se trouve déjà dans le récipient et d'obtenir avec une plus grande précision un niveau défini et constant de remplissage final. Suivant l'invention, du premier liquide est tout d'abord expulsé du récipient, une bouteille par exemple, par un gaz sous pression, de préférence un gaz inerte, jusqu'à ce qu'un premier niveau de remplissage prédéterminé soit atteint Le premier liquide expulsé est recueilli dans un récipient récepteur Puis le second liquide (liquide à doser) est ajouté en quantité voulue dans la bouteille et enfin son contenu est complété, à partir du récipient récepteur, jusqu'à ce que le niveau final de remplissage voulu soit atteint exactement. Avec le dispositif suivant l'invention, ces deux niveaux de remplissage sont atteints, de manière aussi simple qu'exacte, par le fait qu'il est prévu, dans le tuyau ascendant qui pénètre dans la bouteille, deux orifices qui donnent ces deux niveaux de remplissage, pour ainsi dire automatiquement, sans qu'il y ait besoin de dispositifs de mesure particuliers à cet effet S'agissant de la fabrication du champagne, le procédé présente en outre le grand avantage que pour atteindre le niveau final de remplissage, le liquide qui est renvoyé dans la bouteille est le même que celui qui se trouvait auparavant dans cette bouteille; par contre, avec les dispositifs connus, le mode opératoire est tel qu'on utilise en général, pour compléter le remplissage, du liquide qui provient du contenu de bouteilles différentes Enfin, le dispositif suivant l'invention peut être réuni de manière simple X d'autres dispositifs de traitement, destinés par exemple à ouvrir et/ou à fermer les bouteilles, pour former un bloc-machine, ce qui automatise davantage encore l'ensemble du processus de fabrication et de traitement. Il va de soi qu'il est également possible d'ajouter plu- sieurs liquides à doser, auquel cas il faut raccorder plusieurs récipients doseurs à la partie tubulaire du récipient récepteur. Une forme de réalisation de l'invention, appliquée à la fabrication du champagne, est représentée à titre d'exemple sur les dessins ci-annexés. Les figures l A et l Bsont des représentations schématiques en coupe partielle du dispositif. Les figures 2 A à 2 E sont des schémas simplifiés servant à expliquer le processus de remplissage du récipient doseur après qu'il a été vidé. Le dispositif de dosage, désigné dans son ensemble par 10 sur la figure 1, comporte deux récipients essentiellement cylin- driques 11 et 12, parallèles entre eux, à savoir un récipient récepteur 11 et un récipient doseur 12 Dans le récipient récepteur est monté, de façon à pouvoir effectuer un mouvement limité en direction axiale, un tuyau ascendant vertical 13 qui est fermé à ses deux extrémités, mais qui présente un orifice 13 a à proximité de son extrémité inférieure, un orifice 13 b à distance de celui-ci et deux orifices 13 c et 13 d à son extrémité supérieure L'orifice 13 a est en communication avec l'orifice 13 d et l'orifice 13 b avec l'orifice 13 c L'extrémité supérieure du tuyau ascendant 13 est coiffée, de manière à recouvrir les ori- fices 13 c et 13 d, par l'extrémité en forme de douille d'une tige de commande 14 qui peut être manoeuvrée en direction axiale par une came de commànde 15 articulée sur l'extrémité supérieure de la tige Du fond du récipient 11 part une partie tubulaire 16 qui entoure concentriquement le tuyau ascendant 13, la zone de transition entre le fond du récipient et la partie tubulaire étant réalisée sous forme de siège pour un corps de soupape 17 qui est sollicité contre ce siège de soupape par un ressort 18. A l'extrémité inférieure libre de la partie tubulaire 16 se trouve une cloche de centrage 19 A l'intérieur du récipient Il est fixé, sur le tuyau ascendant 13, un disque annulaire 20 qui est sollicité de bas en haut par un ressort hélicoïdal 21 inter- calé entre la face inférieure du disque annulaire et le fond du récipient, et sur la face supérieure duquel est appliquée une tige de commande 22 qui est actionnée par une came de commande 23. Dans sa région supérieure,-le récipient récepteur Il est en communication avec le récipient doseur 12 Dans le récipient doseur 12 est disposé concentriquement un cylindre 24 qui com- mande axialement, au moyen d'une tige de commande creuse 25 qui peut être actionnée par une came de commande 26 Un ressort 27 sollicite le cylindre 24 de bas en haut A l'intérieur de la tige de commande creuse 25 s'étend une autre tige de commande 28 qui peut être actionnée par une came de commande 29 associée à un dispositif de réglage de la quantité dosée 29 a et qui comporte, du côté inférieur, un piston 30 qui est adapté de manière étanche dans le cylindre '24 Au fond du récipient 12 se trouve un orifice de sortie 31 qui débouche dans un tuyau 32 L'embouchure de l'orifice de sortie 31 du récipient dans le tuyau de dosage 32 peut être obturée par une douille coulissante 33 munie d'une ouverture 33 a, la douille 33 pouvant être actionnée, par l'inter- médiaire d'une transmission à levier 34, par un électro-aimant à plongeur 35 qui peut être commande à son tour par un commutateur de proximité 36. Dans une conduite de gaz carbonique 37, issue d'une source de gaz carbonique (non représentée), est intercalée une soupape 38 dont la conduite de sortie 39 débouche, avec interposition d'une soupape de sûreté 40 actionnée par pression, dans la partie tubulaire de sortie 16 du récipient récepteur 11 La soupape 38 peut être manoeuvrée par une autre came de commande 4 l, la soupape de surêté 40 par la cloche de centrage 19. Le dispositif fonctionne de la manière suivante Une bou- teille de champagne 50, qui a été ouverte et dégorgée (débarrassée du dépôt de glace et de levain) et qui présente donc un niveau de remplissage indéfini, est amenée sur un plateau 51 au-dessous du dispositif 10, puis soulevée par le plateau jusqu'à ce que son bord, supêrieur vienne buter contre la cloche de centrage 19 Sous l'effet de la pression de la bouteille, la cloche de centrage 1 '9 actionne le bouton- poussoir 40 a de la soupape de surêté 40 qui s'ouvre en conséquence A ce moment, la came de commande 41 ouvre l A soupape à gaz carbonique 38, d'o il résulte que du gaz carbonique provenant de la conduite 37 s'écoule par la conduite 39 dans la partie tubulaire 16 et, à partir de celle-ci, parvient dans la bouteille 50 En même temps, la came de commande 15 soulève la tige de commande 14, ce qui fait que l'orifice 13 d du tuyau ascendant 13 est dégagée En conséquence, le gaz carbo- nique qui pénètre-'dans la bouteille a la possibilité de refouler i le liquide (champagne) qui se trouve au-dessus de l'orifice 13 a du tuyau ascendant 13, à travers l'orifice 13 a, dans le-tuyau ascendant et vers le haut dans celui-ci, puis le liquide sort par l'orifice 13 d ouvert et s'écoule dans le récipient récepteur 11 Ce roulement de liquide hors de la bouteille 50 prend fin au moment o le niveau du liquide dans la bouteille a atteint une hauteur qui correspond au bord inférieur de l'orifice 13 a (hauteur de remplissage définie) Dès lors, la came de commande 41 ferme la soupape 38, ce qui met fin à l'arrivée de gaz carbonique Il est essentiel que, dans cette situation, il existe un équilibre de pression entre les deux récipients, le récipient récepteur il et le récipient doseur 12. La bouteille 50 remise en mouvement entre alors en contact avec le commutateur de proximité 36, d'o il résulte que le plongeur 35 actionne le levier 34 et que la douille 33 se déplace de telle manière que son ouverture 33 a se place dans l'aligne- ment de la sortie 31 du récipient doseur 12 A ce moment, la came de commande 29 agit sur la tige 28 pour repousser le piston 30 vers le bas, ce qui fait qu'une quantité prédéterminée de liqueur sort du réservoir 24 pour pénétrer dans le tuyau 32 et, de là, dans la partie tubulaire 16 et parvenir finalement dans la bouteille 50 A la fin de cette opération, la douille 33 revient dans sa position de départ, en obturant la sortie 31. La phase immédiatement suivante consiste en ce que la came de commande 23 libère la tige de commande 22 et, par suite, le disque annulaire 20, d'o il résulte que le disque annulaire 20 est soulevé sous l'action du ressort 21, avec le tuyau 13 et le corps de soupape 17 qui se trouve sur celui-ci En même temps, la came de commande 15 soulève davantage encore la tige 14, jusqu'à ce que l'orifice 13 c soit dégagé lui aussi Du liquide (champagne) s'écoule alors du récipient 11, à travers la soupape ouverte, dans la partie tubulaire 16, puis dans la bouteille 50, les orifices 13 b et 13 c servant alors d'orifices d'échappement d'air Mais cet écoulement de liquide dans la bouteille 50 s'inter- rompt brusquement au moment o le niveau de remplissage dans la bouteille 50 a atteint le bord supérieur de l'orifice d'échap- pement d'air 13 b, puisque la poursuite de l'échappement de gaz à partir de la bouteille est ainsi rendue impossible La bouteille est donc remplie exactement jusqu'à un niveau qui correspond au bord supérieur de l'orifice 13 b A ce moment, la came de commande 23 repousse vers le bas le disque annulaire, ce qui fait que le corps de soupape 17 retourne sur son siège, et la came de commande 15 ferme les orifices 13 c et 13 d du tuyau ascendant 13 en repoussant vers le bas la tige de commande 14 Le dispositif a ainsi repris sa position de départ. Il n'y a plus alors qu'à mettre à la pression atmosphérique le gaz carbonique qui se trouve dans la bouteille 50 au-dessus C du niveau de remplissage, ce qui peut s'effectuer de façon connue en soi par une soupape reniflante (non représentée) qui se trouve par exemple dans la cloche de centrage 19 ou qui est combinée avec la soupape à gaz carbonique 38 A la suite de cette "désaé- ration", le plateau 51 et la bouteille 50 qui se trouvent sur lui sont abaissés et acheminés vers un bouche-bouteille de type quelconque. Mais pendant le processus décrit de remplissage de la bou- teille 50, il se produit également, après l'addition de la liqueur, un nouveau remplissage de la chambre du cylindre en avant du piston 30, en vue de l'opération de dosage immédiatement suivante Comme le montrent les schémas 2 A à 2 E, le piston 30 est tout d'abord repoussé vers le bas (fig 2 A) sous l'action de la came de commande, jusqu'à ce qu'il atteigne finalement sa position basse (fig 2 B) A la suite de la fermeture, cidessus décrite, de la sortie 31 du récipient doseur 12, la came de commande libère la tige de commande creuse 25 et, par suite, le cylindre 24, d'oỉ il résulte que ce dernier est soulevé par le ressort 27 (fig 2 C) A ce moment, la came de commande 29 soulève le piston 30 par l'intermédiaire de la tige de commande 28 (fig 2 D), ce qui fait que la chambre en avant de la face frontale du piston se remplit de nouveau de liqueur sous l'effet d'aspiration du vide ainsi créé La hauteur de course du piston et, par suite, la quantité de liqueur ajoutée lors de l'opération de dosage suivante dépendent du réglage du dispositif 29 a Lors- que le piston 30 a atteint sa position haute, la came de commande 26 repousse de nouveau le cylindre 24 vers le bas dans sa posi- tion initiale (fig 2 E) Le récipient doseur 12 est ainsi prêt pour l'opération de dosage suivante. L'opération décrite peut certes se dérouler avec inter- ruption du mouvement de transport des bouteilles, mais il est préférable que la bouteille 50 soit maintenue en mouvement, accompagnée du dispositif 10 Dans ces conditions, le mouvement peut être rectiligne ou circulaire par exemple, avec utilisa- tion de transporteurs en étoile usuels Dans ce dernier cas, on a la possibilité de réunir en un élément annulaire commun un nombre de dispositifs 10 qui correspond au nombre de positions de l'étoile du transporteur, des conduites disposées en étoile à partir du centre de l'anneau reliant alors les réservoirs il et 12, respectivement à une conduite commune d'évacuation du liquide et à une conduite commune d'arrivée de liqueur Le champagne extrait de la bouteille est réintroduit en partie dans la bouteille après l'addition de liqueur Le superflu reste dans le récipient il, équipé d'un trop-plein Ainsi, dans chaque bouteille de champagne, c'est le même vin, déjà contenu dans la bouteille précédente, qui est réintroduit dans la bouteille à la suite de l'addition de liqueur pour l'obtention du niveau de remplissage définitif Cela n'est pas possible avec les dispo- sitifs de dosage jusqu'ici connus. Bien que l'on ait choisi à titre d'illustration, dans la description qui précède, l'opération du dosage de liqueur, il va de soi que le dispositif suivant l'invention peut être utilisé aussi bien pour d'autres phases opératoires de la fabri- cation du champagne, par exemple pour l'addition de la solution de levain au vin tranquille Par ailleurs, il est possible et avantageux de combiner en un bloc le dispositif suivant l'inven- tion avec d'autres dispositifs de traitement, par exemple avec des dispositifs de fermeture Il est alors possible par exemple d'effectuer toutes les opérations du débouchage, du dosage et de la fermeture (bouchage ou fermeture par capsule) dans un seul bloc-machine. Dans certains cas, il peut être également avantageux dleffectuer l'opération de remplissage ou de dosage alors que les bouteilles sont basculées à partir de la verticale (position inclinée) Mais dans ce cas, il faut veiller à une synchroni- sation exacte entre le mouvement basculant de la bouteille et l'inclinaison du dispositif de dosage et de remplissage. Il va de soi que l'invention ne se limite pas à des opéra- tions de la fabrication du champagne et qu'elle peut toujours mêtre appliquée avantageusement lorsqu'il s'agit d'ajouter, au contenu d'une bouteille, une quantité exacte d'un autre liquide et que, dans ces conditions, on doit atteindre un niveau final de remplissage précis On se contentera de citer, à titre d'exemples, la fabrication de produits liquides de rinçage et de lavage, ainsi que la fabrication de médicaments Dans tous ces cas, l'invention offre l'avantage essentiel que le contenu initial des bouteilles ou récipients ne doit pas nécessairement atteindre un niveau de remplissage exact, ce qui est important en particulier dans le cas de liquides moussants, que l'addition du second liquide (dosage) s'effectue en quantité exacte et que le niveau final de remplissage est également défini de manière extrêmement exacte Néanmoins, toutes ces opérations peuvent être exécutées semi-automatiquement ou complètement automati- -quement, de manière relativement simple. REVENDICATIONS - ______________ 1 Procédé pour l'addition d'une quantité prédéterminée d'un second liquide (liquide à doser) à un premier liquide qui se trouve dans un récipient, par exemple une bouteille, le niveau final de remplissage du récipient ou de la bouteille étant également prédéterminé, caractérisé en ce qu'il est tout d'abord refoulé hors du récipient, au moyen d'un gaz sous pression, une quantité du premier liquide telle qu'un premier niveau de rem- plissage défini soit atteint, le premier liquide refoulé étant recueilli dans un récipient récepteur, en ce que la quantité prédéterminée de second liquide (liquide à doser) est ensuite introduite dans le récipient et en ce qu'il est enfin réintro- duit du premier liquide dans le récipient, à partir du récipient récepteur, jusqu'à ce que le niveau final de remplissage voulu soit atteint. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est utilisé, en tant que gaz sous pression, un gaz inerte, de préférence le gaz carbonique, dont la pression se situe au-dessus de la pression de saturation du liquide. 3 Dispositif pour l'exécution du procédé selon la reven- dication 1 ou 2, caractérisé par un récipient récepteur ( 11) du fond duquel part une partie tubulaire ( 16) à l'extrémité inférieure de laquelle est montée une cloche de centrage ( 19) destinée à être appliquée sur le bord de l'ouverture du récipient à remplir ( 50) et dont le bord supérieur, faisant suite au fond du récipient récepteur ( 11), est réalisé sous forme de siège de soupape pour un corps de soupape ( 17) monté mobile dans le réci- pient récepteur ( 11); par un tuyau ascendant ( 13) qui s'étend dans le récipient récepteur ( 11), traverse coaxialement la partie tubulaire ( 16) et fait saillie vers le bas au-delà de la cloche de centrage ( 19 >, tuyau ascendant qui comporte un orifice inférieur ( 13 a) pour la fixation d'un premier niveau de remplissage, un deuxième orifice ( 13 b) situé à distance de celui-ci pour la fixation du niveau final de remplissage et deux orifices ( 13 c, 13 d) qui sont en communication séparée avec les deux premiers, débouchent à l'intérieur du récipient récep- teur ( 11) et peuvent être obturés séparément de façon commandée; par une conduite de gaz sous pression ( 37) qui débouche dans la partie tubulaire ( 16) avec interposition d'une soupape d'arrêt commandée ( 38); et par une conduite d'arrivée ( 31, 32) pour le second liquide (liquide à doser), débouchant également dans la partie tubulaire ( 16) et obturable de façon commandée. 4 Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par une soupape de sûreté supplémentaire ( 40) pour l'arrivée de gaz sous pression ( 37), soupape qui peut être actionnée par la bouteille à remplir ( 50) par l'intermédiaire de la cloche de centrage ( 19). Dispositif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il est fixé sur le tuyau ascendant ( 13), à l'intérieur du récipient récepteur ( 11), un disque annulaire ( 20) qui est sollicité par un ressort ( 21) et qui peut être actionné par une tige de commande ( 22). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à , caractérisé par un récipient doseur ( 12) qui est destiné à recevoir le liquide à doser et dans lequel sont disposés un cylindre mobile axialement ( 24) et un piston doseur ( 30) mobile dans ce dernier, la sortie ( 31) du récipient doseur ( 12) étant en communication avec la conduite d'arrivée ( 32) aboutissant à la partie tubulaire ( 16) du récipient récepteur ( 11), avec inter- position d'une douille coulissante ( 33) comportant une ouverture de passage ( 33 a). 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la douille coulissante ( 33) peut être manoeuvrée, par l'inter- médiaire d'une transmission à levier ( 24), par un électro-aimant à plongeur ( 35) connecté à un commutateur de proximité ( 36). 8 Dispositif selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les volumes de gaz supérieurs du récipient récepteur ( 11) et du récipient doseur ( 12) sont en communication mutuelle par une conduite d'égalisation. 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce qu'il est prévu, en tant qu'éléments de commande, des cames de commande ( 15, 23, 26, 29, 41). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que plusieurs unités de dosage ( 10), se composant chacune d'un récipient récepteur ( 11) et d'un récipient doseur ( 12), sont disposées en couronne. 11 Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que tous les récipients récepteurs ( 11) et tous les récipients doseurs ( 12) sont raccordés, par des conduites disposées en étoile, à des conduites principales communes situées au centre de la couronne. 12 Dispositif pour la fabrication de champagne selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé par sa combi- naison avec des dispositifs d'ouverture et/ou de fermeture des bouteilles. 13 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que l'unité de dosage ( 10) peut être basculée par rapport a la verticale.