Brevet FR2526412A1 — publié le 19831110

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour le remplissage de bouteilles jusqu'à une hauteur prédéfinie A cette fin d'embouteillage, il a été mis au point plusieurs genres de dispositifs automatisables, la mesure de la hauteur de remplissa- ge étant toujours effectuée à partir du bas, c'est-à-dire à partir du fond de la bouteille Mais cela entraîne l'inconvénient qu'avec des hauteurs de bouteilles qui ne sont pas exactement égales, il se produit des différences nettement visibles de la distance entre le bord supérieur des bouteilles et le niveau du liquide, ce qui donne l'impression que les bouteilles contiennent un volume de liquide variable D'autre part, les dispositifs connus ont pour inconvénient commun que des gouttes de liquide restent suspendues aux tubes de remplissage plongeant dans les bouteilles, après que ces tubes ont été extraits des bouteilles, ce qui est indésirable pour des raisons d'hygiène Enfin, la plupart des dispositifs connus fonctionnent de manière relativement lente, d'oh il résulte que leur inclusion à la cadence convenable dans des installations de lavage, de remplissage et de bouchage ultra-rapides soulève de grandes difficultés. C'est pourquoi le but de la présente invention est de fournir, pour le remplissage de bouteilles, un procédé et un dispositif avec lesquels la hauteur de remplissage soit déterminée à partir du bord supérieur des bouteilles et qui garantissent une opération précise, hygiénique et rapide de remplissage Ce but est atteint par le procédé et le dispositif de l'invention. Le mode opératoire suivant l'invention consiste à introduire une tubulure d'aspiration dans la bouteille vide ou pré-remplie partiellement, et cela jusqu'à une profondeur de pénétration qui correspond à la hauteur de remplissage voulue, déterminée à partir du bord supérieur de la bouteille Puis, par une légère élévation de la tubulure d'aspiration, une soupape à liquide est ouverte de telle manière que du liquide coule dans la bouteille sous l'ef- fet de la pesanteur, c'est-à-dire sans pression, l'air en excès étant extrait par la tubulure d'aspiration Lorsque le niveau du liquide a atteint le bord inférieur de la tubulure d'aspiration ou a légèrement dépassé celui-ci, la tubulure d'aspiration est rabaissée à la profondeur de pénétration initialey correspondant à la hauteur de remplissage voulue, et, dans ces conditions, elle coupe l'arrivée de liquide par application du corps de soupape contre le siège, tandis que le volume au-dessus du niveau du li- quide est mis sous la pression atmosphérique; la conséquence en est que la tubulure d'aspiration aspire le liquide en excès, et cela jusqu'à ce que le niveau du liquide se soit abaissé jusqu'à une hauteur se situant juste au-dessous du bord inférieur de la tubulure d'aspiration A ce moment, la communication entre la pom- pe à vide et la tubulure d'aspiration est interrompue et un gaz inerte est introduit dans le volume au-dessus du niveau du liquide. la tubulure d'aspiration peut être alors retirée de la bouteille et celle-ci peut être bouchée. Par cette manière de procéder, on obtient une distance qui peut être prédéterminée avec exactitude entre le bord supérieur de la bouteille et le niveau du liquide Par le processus d'aspi- ration, on est en outre assuré que la tubulure d'aspiration sera complètement sèche à la fin de l'opération de remplissage, c'est- à-dire qu'il n'y restera pas fixé de gouttes de liquide, ce qui évite un passage de gouttes de liquide d'une opération de remplis- sage à l'autre Le dispositif pour l'exécution du procédé est relativement simple et reut fonctionner rapidement, ce qui rend possible son inclusion dans une installation complète ultra-rapide. Une forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention est représentée sur les dessins annexés. La fig 1 est une vue en coupe verticale du dispositif, re- présenté avant le début de l'opération de remplissage. La fig là représente en coupe une partie du système de commande de la fig 1. Les fig 2 à 4 sont des vues analogues à celles des fig 1 et IA, illustrant l'opération de remplissage. D'après les dessins, le dispositif se compose essentiellement d'une partie 10 a fixée à la machine et d'une partie l Ob qui est mobile par rapport à celle-ci La partie l Oa fixée à la machine comporte un réservoir de liquide 11, fermé de manière étanche à l'air, et d'un bloc de commande 12 qui se trouve au-dessous Une tubulure verticale d'aspiration 13 traverse une partie saillante du réservoir 11, le bloc de commande 12 et fait saillie vers le bas sur le bloc de commande La tubulure d'aspiration 13 est ouverte vers le bas et elle est fermée, à son extrémité supérieure, par une tige 14 munie d'une bride d'extrémité 14 a Au-dessous de la tige obturatrice 14, un morceau de tube horizontal 13 a se détache de la tubulure d'aspiration 13 et débouche dans le réser- voir de liquide 11 Sur la paroi de la tubulure d'aspiration 13 se trouve, à l'intérieur du réservoir de liquide 11, un corps de soupape 15 qui s'applique sur le bord supérieur, représentant un siège de soupape, d'un morceau de tube 16 qui traverse le bloc de commande 12 coaxialement avec la tubulure d'aspiration 13 et à distance de celle-ci Le morceau de tube 16 fait saillie légère- ment vers le bas sur le bloc de commande Enfin, il est fixé, sur la tubulure d'aspiration 13, une bague de distribution 17 Paral- lèlement à la tubulure 13 s'étend une tige de commande 18, dont l'extrémité inférieure pénètre dans le bloc de commande 12 et porte, à l'intérieur de celui-ci, contre une tige-poussoir 19 qui est mobile aussi bien verticalement qu'horizontalement, ce dernier mouvement étant produit par un curseur 20 sollicité par un ressort Le curseur 20 peut être manoeuvré par une came de commande 21 L'extrémité supérieure de la tige de commande 18 porte un bras transversal horizontal 18 a qui est fixé à la tubu- lure d'aspiration 13 Un ressort à boudin 22 est interposé entre le bras transversal 18 a et la bride d'extrémité 14 a de la tige obturatrice 14 Une came de commande 23, mobile horizontalement et comportant une surface d'attaque inclinée, est associée à la bride d'extrémité 14 a. Les éléments de commande disposés dans le bloc de commande 12 sont représentés séparément sur la fig l A On y a désigné par 24 une conduite d'arrivée pour un gaz inerte et par 25 un corps de soupape dont la tigepoussoir 25 a fait saillie vers le bas à l'extérieur du bloc de commande (fig 1) En aval de la soupape 25, la conduite de gaz inerte se prolonge vers un cylin- dre contenant un piston de commande mobile 25 b A partir du cylindre, une conduite de gaz inerte 26 aboutit à un passage annulaire 27 qui est en communication avec l'intérieur 16 a du morceau de tube 16 En outre, le cylindre contient un piston 28 qui est associé à un orifice 29 débouchant dans l'atmosphère extérieure et à une conduite atmosphérique 30 aboutissant au passage annulaire 27 Le piston 28 est mobile sous l'action d'une tige de piston 31 qui peut être manoeuvrée à son tour par une came de commande 32. La partie 10 b du dispositif, mobile par rapport à la partie a fixée à la machine, se compose d'une cloche de centrage 33 avec, sur sa face supérieure, une rainure annulaire 34. Le dispositif fonctionne de la manière suivante. La fig 1 illustre l'état dans lequel il se trouve lorsqu'au- cune bouteille à remplir n'est encore parvenue au dispositif. Dans ces conditions, la cloche de centrage 33 se trouve à distance audessous du bloc de commande 12, la soupape 25 est fermée et le piston 28 s'oppose à la pénétration d'air atmosphérique dans la conduite 30 et, par suite, dans le passage annulaire 27 Tou- tefois, une pompe d'aspiration (non représentée), qui est raccor- dée au réservoir 11 au-dessus du niveau du liquide et qui maintient une faible dépression dans le réservoir 11, est en marche; en même temps, de l'air est aspiré par l'extrémité inférieure ouverte de la tubulure d'aspiration 13 Lorsqu'une bouteille 40, présentant le niveau de préremplissage 41, arrive par le bas et est soulevée vers le bloc de commande 12, elle repousse vers le haut la cloche de centrage, contre l'effet antagoniste d'un ressort, jusqu'à ce que cette cloche vienne s'appliquer contre le bloc de commande 12. La conséquence en est que la tige-poussoir 25 a de la soupape 25 est soulevée et que du gaz inerte s'écoule par la conduite jus- qu'au cylindre; mais en raison de l'effet de blocage du piston b, le gaz inerte ne peut pas parvenir dans la conduite 26 En outre, la tigepoussoir 19 et, par suite, la tige de commande 18 sont soulevées par la cloche de centrage 33, d'oà il résulte que la tubulure d'aspiration 13 et, par suite, le corps de soupape sont également soulevés De la sorte, du liquide provenant du réservoir 11 peut s'écouler vers le bas, à travers l'espace annu- laire intérieur 16 a du morceau de tube 16, dans la bouteille la bague de distribution 17 ayant pour effet que le liquide s'écoule vers le bas dans la bouteille, sous l'effet de la pesan- teur, le long de la surface intérieure du goulot de la bouteille. Dans ces conditions, l'évacuation de l'air s'effectue par la tubulure 13 Cette situation est représentée sur la fig 2. Lorsque le liquide dans la bouteille 40 a atteint une hau- teur qui correspond au bord inférieur de la tubulure d'aspiration 13 ou qui est un peu plus haut, la came de comrmande 21 entre en action et déplace vers la gauche le curseur 20 contre l'action antagoniste d'un ressort, d'o il résulte que la tige-poussoir 19 entrainée par le curseur s'engage dans la rainure annulaire 34 de la cloche de centrage, que la tige de commande 18 et la tubulure 13 qui en est solidaire retombent et que le corps de soupape 15 interrompt l'écoulement de liquide à partir du réservoir 11 ' Mais en même temps, la came de commande 32 entre aussi en action et déplace le piston 28 par l'intermédiaire de la tige de piston 31, d'o il résulte que l'orifice 29 ouvert sur l'atmosphère entre en communication avec la conduite 30 et, par suite, avec le passage annulaire 27; de l'air atmosphérique pénètre donc, par le passage annulaire 27 et l'espace annulaire 16 a, à l'intérieur de la bou- teille 40 au-dessus du niveau de remplissage 42 Cette situation est représentée sur la fig 3 Iais le niveau 42 se trouve alors légèrement audessus du bord inférieur de la tubulure d'aspiration 13 rabaissée, d'o il résulte que du liquide est aspiré vers le haut à travers la tubulure d'aspiration 13 et dans le réservoir de liquide -l qui est sous dépression, jusqu'à ce que le niveau dans la bouteille soit redescendu à une hauteur située immédia- tement au-dessous du bord inférieur de la tubulure 13; ce pro- cessus d'aspiration de liquide vers le haut est assisté par l'air atmosphérique qui pénètre et qui exerce une pression sur le liquide. Dès que le niveau définitif mentionné est atteint, la came de commande 32 entre en action pour la seconde fois et déplace de nouveau le piston 28 vers le gauche, d'o il résulte que la communication entre l'orifice atmosphérique 29 et la conduite 30 est interrompue; mais en même temps, le piston de commande 25 b est également déplacé, de telle manière que la conduite 26 entre en communication avec l'admission de gaz inerte 24 De la sorte, du gaz inerte s'écoule, par la conduite 26 et le passage annulai- re, dans le volume intérieur de la bouteille au-dessus du niveau de remplissage 42 Simultanément, la came de commande 23 se déplace vers la gauche et repousse la tige 14 vers le bas, ce qui fait que la communication entre la tubulure 13 et le réser- voir 11 est interrompue. L'opération de remplissage est ainsi achevée, la bouteille est abaissée et bouchée par un élément de fermeture usuel, par exemple un bouchon ou une capsule Avec l'abaissement de la bou- teille 40, la cloche de centrage se déplace elle aussi vers le bas, la soupape 25 se ferme et les cames de commande 21, 23 et 32 reviennent dans leur position initiale, ce oui fait que la situa- tion de la fig 1 est rétablie. L'avantage essentiel de l'invention consiste en ce qu'on parvient à un niveau de remplissage extrêmement précis qui et cela est d'une importance particulière est déterminé, non pas à partir du fond de la bouteille comme cela s'effectue d'habitude, mais à partir du bord supérieur du goulot de la bouteille Une autre caractéristique importante est que, grâce à l'effet d'aspi- ration de la tubulure 13, on évite la formation de bulles d'air pendant l'opération de remplissage Enfin, on évite aussi qu'après l'achèvement de l'opération de remplissage, des gouttes puissent rester suspendues au bord inférieur de la tubulure d'aspiration, ce qui est très fâcheux du point de vue hygiénique avec d'autres dispositifs connus Enfin, le dispositif se prête à une exploita- tion à vitesse élevée, ce qui est important en particulier lors- qu'il fait partie d'une installation complète. Le dispositif suivant l'invention peut subir de multiples modifications par rapport à l'exemple de réalisation représenté, en ce qui concerne en particulier la réalisation des soupapes et -des organes de commande: entre autres, les éléments mécaniques ici décrits peuvent être réalisés avec des commandes électro- mécaniques ou électriques Par ailleurs, il n'est pas nécessaire que la tubulure d'aspiration 13 soit rigoureusement verticale une disposition oblique est tout aussi possible pour certaines applications. TI va de soi que le terme "bouteilles" embrasse également d'autres récipients qui doivent être remplis de manière corres- pondante. REVENDICATIONS 1 Procédé pour le remplissage de bouteilles jusqu'à une hauteur prédéfinie, caractérisé en ce qu'il est introduit, dans la bouteil- le éventuellemernt pré-remplie partiellement, une tubulure d'aspira- tion reliée à une pompe à vide, jusqu'à une profondeur qui, mesu- rée à partir du bord supérieur de la bouteille, correspond au niveau de remplissage voulu, en ce qu'il est ensuite envoyé du liquide dans la bouteille sous l'effet de la pesanteur, concentri- quement à la tubulure d'aspiration et en remontant légèrement celle-ci, jusqu'à ce que le niveau du liquide atteigne le bord inférieur de la tubulure d'aspiration ou dépasse quelque peu celui- ci, en ce que l'arrivée de liquide est ensuite interrompue avec abaissement de la tubulure d'aspiration à la profondeur initiale d'introduction, le volume au-dessus du niveau du liquide est mis en communication avec l'atmosphère extérieure et le liquide en excès est aspiré par la tubulure d'aspiration, et en ce qu'ensuite, lorsque le niveau du liquide s'est abaissé jusqu'à une hauteur immédiatement au-dessous du bord inférieur de la tubulure d'aspi- ration et qu'en conséquence, il ne peut plus être aspiré de liqui- de, un gaz inerte est envoyé dans le volume au-dessus du niveau du liquide et la bouteille est finalement bouchée. 2 Dispositif pour l'exécution du procédé selon la revendication 1, caractérisé par un ensemble fixe ( 10 a) qui se compose d'un réservoir de liquide ( 11) et d'un bloc de commande ( 12) situé au- dessous de celui-ci et qui est traversé par une tubulure d'aspira- tion ( 13) et par un ensemble mobile (l Ob), le réservoir de liquide ( 11) étant relié à une pompe à vide et étant raccordé à la tubulu- re d'aspiration ( 15), le bloc de commande ( 12) comportant un pas- sage annulaire ( 16 a) concentrique avec la tubulure d'aspiration ( 13) et S'étendant entre le réservoir de liquide ( 11) et le goulot de la bouteille à remplir ( 40), une arrivée de gaz inerte ( 24, 26) susceptible d'être mise en communication avec le passage annulaire ( 16 a), une arrivée d'air atmosphérique ( 29, 30) également suscep- tible d'être mise en communication avec le passage annulaire ( 16 a), une tige de commande ( 18, 18 a) raccordée à la tubulure d'aspira- tion ( 13) et des éléments de commande ( 19, 25 a) en saillie sur la face inférieure du bloc de commande, la tubulure d'aspiration ( 13) actionnant un corps de soupape (O 5) qui interrompt la commu- nication entre le réservoir de liquide ( 11) et le passage annulaire ( 16 a), et l'ensemble mobile (lob) comportant une cloche de centra- ge ( 33) qui est mobile vers la face inférieure du bloc de commande ( 12) et vers les éléments de commande ( 19, 25 a) qui font saillie sur cette face vers le bas. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les éléments de commande qui font saillie vers le bas sur la face inférieure du bloc de commande ( 12) et qui peuvent être actionnés par la cloche de centrage ( 33) sont une tige-poussoir de soupape ( 25 a) produisant l'ouverture d'une soupape ( 25) intercalée dans l'arrivée de gaz inerte ( 24) et une tige-poussoir ( 19) produisant la remontée de l'ensemble constitué par la tige de commande ( 18) et la tubulure d'aspiration ( 13). 4 Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il est monté, dans l'extrémité supérieure de la tubulure d'as- piration ( 13), une tige ( 14) qui est mobile, contre la pression d'un ressort, sous l'action d'une came de commande ( 23) pour interrompre la communication entre l'intérieur de la tubulure d'aspiration et l'intérieur du réservoir de liquide ( 11). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il est disposé, dans chacune des conduites d'arrivée de gaz inerte ( 24, 26) et d'arrivée d'air atmosphérique ( 29, 30), un piston de commande mobile ( 25 b; 28), ces pistons de commande ( 25 b; 28) pouvant être déplacés par une came de commande ( 32) agissant en deux échelons. 6 Dispositif selon l'une Quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la tige-poussoir ( 19) produisant la remontée de la tige de commande ( 18) est mobile latéralement sous l'action d'une came de commande ( 21), et en ce qu'il est creusé, dans la surface de la cloche de centrage ( 33), une rainure annulaire ( 34) qui sert de creux dans lequel vient tomber la tige-poussoir ( 19). 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'une bague de distribution ( 17) est disposée dans la partie de la tubulure d'aspiration ( 13) qui pénètre dans la bouteille à remplir ( 40).