Brevet FR2515348A1 — publié le 19830429

L'objet de l'invention concerne un dispositif destiné au contrôle de l'étanchéité et de la résistance mécanique des emballages conditionnés sous moyenne et haute pression. Il est plus particulièrement prévu pour la fabrication en série des boîtes métalliques du type "bombes aérosols" et simi laires. Les dispositifs précédemment utilisés employaient l'ef- fet de refroidissement provoqué par la détente d'un fluide sous pression envoyé dans la capacité à contrôler et créant un léger vide. Ce vide dont la progressivité était mesurée chronométriquement dans l'espace intercalaire situé entre la capacité à contrôler et l'enveloppe étanche qui l'entoure servant d'étalon.Ce vide subissait l'influence d'abord du refroidissement dû à la détente du fluide, ensuite par la conductibilité thermique du corps de l'emballage à contrôler, ce qui ne permettait pas le contrôle des "bombes aérosols".Pour ces emballages, les normes internationales fixent à 10 bars minimum la pression d'épreuve et l'expérience a démontré que, pour l'effet de détente soit suffisant pour produire un refroidissement sensible, il faut que la pression utilisée pour le gonflage soit au moins égale à 60 bars.L'utilisation d'une telle pression en raison des lourdes contraintes économiques et technologiques qu'elle ifflpose, ne peut être envisagée dans l'in- du strie où les pressions maximales utilisées n 'excèdent pas 12 à 15 bars.Enfin l'épaisseur des parois métalliques revêtues d'enduits résistants à l'agressivité chimique du produit contenu, empêche l'emballage d'assurer son rôle d'échangeur thermique, de sorte que la création d'un léger vide dans l'espace intercalaire devient impossible à obtenir. Le dispositif suivant 1 'invention supprime ces inconvénients et permet avec précision et rapidité le contrôle efficace tant de l'étanchéité que de la résistance à la pression des emballages de hauteurs et volumes différents mais de diamètres semblables. il est constitué par un cylindre récepteur de la capacité à contrôler reliée à un dispositif de mise sous pression et positionné par un piston, alors que le vide intercalaire situé entre la paroi du cylindre et de l'emballage est relié à un circuit constitué par une vanne électropneumatique, un vacuostat et un mécanisme engendrant une dépression, alors qu'un troisième circuit relie l'espace situé à la base du cylindre à un générateur d' air comprimé par l'intermédiaire d'une vanne à 3 orifices. Sur les dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, d'une des formes de réalisation de l'objet de l'in Invention La figure 1 représente vu en coupe et en élévation le dispositif dans son ensemble. Les figures 2 et 3 montrent à une échelle différente les détails d'exécution des mécanismes de jointage à expansion. La figure 4 représente le mécanisme générateur de dépression. La figure 5 montre le vacuostat. La figure 6 est un graphique fonctionnel. Le dispositif est constitué par un tube cylindrique 1 dont le diamètre intérieur se rapproche du- diamètre du corps de l'emballage 2 à contrôler, de façon à limiter le volume intercalaire 3. Le piston 4 muni d ' un joint torique 5 est guidé par la tige 6 et se déplace librement à l'intérieur du cylindre 1 immobilisé par un support fixe 7. Le plateau mobile 8 pouvant se mouvoir verticalement vient obturer le cylindre 1 par l'intermédiaire du joint circulaire 9. Un mécanisme de jointage par expansion 10 porté par le plateau 8 est engagé dans l'orifice de remplissage de l'embal- lage. Par l'intermédiaire de ce mécanisme, un premier circuit pneumatique 11 constitué par une vanne électropneumatique à deux orifices 12 et par un réservoir 13 relié à une source d'air comprimé, débouche à l'intérieur de l'emballage. Un deuxième circuit 14,formé par une vanne électropneumatique à deux orifices 15, par un vacuostat 16, et par un mécanisme destiné à engendrer une dépression 17, communique à travers le plateau 8 avec l'espace intercalaire 3. Un troisième circuit pneumatique débouche dans la partie inférieure du cylindre 1. Il est composé par une vanne électropneumatique à trois orifices 18, reliée à une source d'air comprimé. L'étanchéité de la chambre annulaire 19 constituée par la partie inférieure du cylindre 1 est assurée par un joint torique 20. L ' emballage à contrôler Fig 1 à 5 est positionné verticalement sur le piston 4 qui est maintenu dans la partie haute du cylindre par mise sous pression de la chambre annulaire 19 due à l'ouverture de la vanne 18. Le plateau 8, en position haute lors de la mise en place de l'emballage descend en introduisant le mécanisme de jointage 10 dans l'orifice de remplissage de l'emballage. Ce mécanisme est constitué par un joint cylindrique tubulaire 21, immobilisé axialement contre le plateau 8 et dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre intérieur de l'orifice de l'emballage, de manière à permettre une introduction aisée. A travers le plateau et le joint coulisse une tige creuse 22 se terminant par une partie conique 23. Cette tige est - solidaire du piston 24 faisant office de verin pneumatique à l'inté- rieur du cylindre 25. Elle est raccordée à son extrémité supérieure au circuit pneumatique 11. Lorsque le mécanisme de jointage est entièrement intro duit dans l'orifice de remplissa;e 1ol; i emballage, une admission d'air comprimé par le conduit 26, provoque la montée du piston 24 qui entraîne dans sa course la tige 22. La partie conique 23 est alors entraînée vers le haut, ce qui provoque l'expansion du joint 21. Ce dernier entre alors en pression sur le diamètre intérieur de l'orifice et assure ainsi l'étanchéité. La libération de l'orifice pourra être obtenue par la mise à 1' atmosphère du conduit 26 et 1' admission d' air comprimé par le conduit 27. L'emballage à ce moment peut alors être mis sous pression par l'ouverture de la vanne 12 qui sera refermée automatiquement, lorsque la pression interne de l'emballage sera suffisante, c'est-à-dire aura atteint 10 à 15 bars. Pendant la mise sous pression de l'er,1ballage, le plateau 8 continue sa course vers le bas en introduisant l'em- ballage 2 dans le cylindre 1. La position de la vanne 18 ayant été préalablement inversée, l'air chassé par le piston 4 lors de sa descente est évacué dans l'atmosphère par l'intermédiaire de la vanne pneumatique 18. Lorsque le plateau 8 atteint sa position basse, le joint 9 assure l'étanchéité du cylindre 1 en s'appuyant sur la section annulaire de ce dernier. La vanne 15 qui était ouverte lors de la descente du plateau, le reste encore pendant un temps bref, suffisant pour ramener la pression du volume intercalaire 3 à la pression atmosphérique. Cette vanne étant refermée, le piston 28 muni d'un joint 29 est entraîné dans un lent mouvement de rotation, qui grâce au filetage hélicoïdal 30 provoque son recul. Le piston pourra être ramené à sa position avant par une simple inversion du sens de rotation. L ' aspiration engendrée par le mouvement de recul du piston 28 dans le cylindre 31 provoque par 1' intermédiaire du circuit pneumatique 14 une chute de pression dans l'espace intercalaire 3. Cette dépression a pour effet d'attirer la membrane 32 du vacuostat 16 en relation avec l'espace intercalaire 3 par l'intermédiaire du circuit 14. Cette membrane est porteuse d'une pastille métallique 33. Lorsque la dépression qui règne dans 1'espace intercalaire 3 atteint une valeur déterminée, la déformation L ia membrane 32 est telle, que la pastille métallique 33 entraîne la commutation électrique du détecteur de proximité inductif 34 situé en regard. Le recul du piston 28 s'effectue avec une vitesse rigoureusement constante. Donc, la dépression engendrée est proportionnelle à la durée du mouvement. Suivant le graphique figure 6, où le temps est porté en abscisse avec comme unité la seconde, et la pression en ordonnée, avec comme unité le millibar. Les origines sont: temps O = début de mouvement de recul du piston 28. Pression O = pression atmosphérique. On constate alors, que pour un déplacement du piston 28 durant 3 secondes, la pression dans l'espace intercalaire est inférieure de 6 rnbars, à la pression atmosphérique. Le vacuostat ayant été préalablement réglé sur cette valeur de 6 mbars, la commutation du détecteur de proximité 34 par la pastille métallique 33 interviendra exactement 3 secondes après le début du mouvement du piston. Par contre, si l'emballage n'est pas étanche, ou s'il éclate, l'air qui s'en échappe pénêtre dans l'espace intercalaire 3, ce qui amoindrit la dépression. La déformation de la membrane 32 n'est alors plus suffisante pour entraîner la commutation du détecteur 34 dans le temps imparti, ce qu'un automatisme électrique adéquat pourra mettre en évidence. Il est à remarquer que la partie "Mesure" de ce dispositif se prête tout autant que la partie "Mécanique" à une adaptation, aisée et rapide, au contrôle de boîtes de hauteurs et de volumes différents. En effet, il n'est pas nécessaire pour cela de rnodifier le réglage du vacuostat, il suffit simplement d'augmenter ou de diminuer le temps d'action du piston 28 pour obtenir une dépression de valeur identique, malgré les variations de hauteur donc de volume, de l'espace intercalaire 3. Cet avantage exclusif rend ce dispositif particulièrement adapté à l'usage industriel où les changements de format des boîtes sont fréquents et doivent être effectués avec un maximum de célébrité. REVENDICATIONS 10 Dispositif destiné au contrôle rapide et précis de l'étanchéité et de la résistance mécanique des emballages conditionnés sous moyenne et haute pression, se caractérisant par le fait que la chambre de mesure estconstituée par un cylindre (1) de diamètre standard, mais dont la capacité de réception est réglable en hauteur par le déplacement du piston (4), et dont la partie supérieure est reliée à un circuit (14) composé par une vanne électropneumatique (15) à deux orifices, un vacuostat (16), et un mécanisme engendrant une dépression (17) 20 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que l'emballage (2) placé dans le cylindre (1) et supporté par le piston (4) déterminant un espace intercalaire (3), est relié à un deuxième circuit (11) constitué par une vanne électropneumatique (12) à deux orifices, reliée à une source d'air comprimé (13). 30 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que la base du cylindre (1) forme entre le parement inférieur du piston (4) et sa base, une chambre annulaire (19) reliée à une source d'air comprimé par une vanne électropneumatique (18) à trois orifices. 40 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que le mécanisme de jointage à expansion est constitué par un joint cylindrique tubulaire (21) immobilisé dans l'axe du plateau (8) à travers lequel coulisse une tige creuse (22) se terminant par un profil conique 23, cette tige étant solidaire du piston (24) se déplaçant dans le cylindre 25 relié à une admission d'air comprimé (26 et 27). 50 Dispositif suivant la revendication 1 se caractérisant par le fait que dans le circuit (14), durant une temporisation déterminée et réglable, est actionné un piston (28) muni d'un joint (29) relié à sa tige filetée (30) qui coulisse dans le cylindre (31), alors que si l'emballage est étanche la membrane (32) du vacuostat (16) munie de la pastille (33) contacte le détecteur inductif (34), à l'issue de cette temporisation.