Brevet FR2543106A1 — publié le 19840928

l. La présente invention concerne un procédé et un dispositif de remplissage d'un récipient et plus précisément un dispositif de remplissage susceptible de transférer d'un réservoir vers un récipient des quantités prédéterminées de produits de viscosité plus ou moins élevée, homogènes ou non. Dans un certain nombre d'industries, telles que les industries agro-alimentaire, pétrolière, pharmaceutique ou chimique, il est fréquemment nécessaire d'assurer le con- l O ditionnement de quantités prédéterminées de produits liqui- des ou pateux, homogènes ou hétérogènes destinés à la vente, ce conditionnement nécesàitant le transfert de produits de viscosité plus ou moins élevée d'un réservoir vers un réci- pient tel qu'une bouteille, un pot, une boite, etc Le remplissage de ces récipients se fait généralement en S 6- rie, à l'aide de machines comportant au moins un poste de remplissage alimenté par au moins un réservoir, les réci- pients passant devant le poste de remplissage les uns à la suite des autres à une cadence déterminée, Pour répondre à la réglementation, il est néces- saire de déterminer avec précision la quantité de produit admise dans chaque récipient En particulier, dans le cas d'un remplissage en série, il est nécessaire que des quan- tités de produits admises dans tous les récipients corres- pondent à un volume ou à un poids annoncés,ce volume ou ce poids pouvant figurer sur une étiquette apposée sur chaque récipient En effet, si le volume ou le poids est infé- rieur à celui qui est annoncé, l'industriel encourt des sanctions administratives pour non respect de la réglemen- tation ou des sanctions civiles et pénales de la part des consommateurs pour tromperie sur les quantités vendues Si, au contraire le volume ou le poids est supérieur à celui annoncé, l'industriel subit un manque à gagner puisque le récipient rempli est de toute façon vendu à prix fixe et que le produit en excès est donc perdu pour lui. Il est connu en particulier d'utiliser des dis- positifs volumétriques pour le remplissage de récipients, le volume à introduire dans le récipient étant alors mesu- ré par la dimension de la chambre d'une pompe aspirante- refoulante Pour la mesure des volumes on peut citer en particulier la mesure de la course d'un piston se dépla- çant dans une chemise ou le nombre de tours effectués par une pompe du type à impulseur, à palette, à diaphragme ou d'une pompe péristaltique. On connaît par ailleurs des dispositifs de dosa- ge pondéral comprenant des balances sur lesquelles les ré- cipients sont disposés pendant le remplissage et un systè- me de commande interrompant le remplissage lorsque la quan- tité de produits recherchée est atteinte Les machines les plus sophistiquées de ce type permettent maintenant de met- tre en mémoire de façon précise le poids du récipient vide et d'effectuer une correction de la pression de jet de sor- te que le poids net de produits introduits dans le récipient peut être mesuré avec une grande précision. Il est également généralement admis que les dis- positifs de dosage pondéral et les dispositifs de dosage vo- lumétrique sont totalement incompatibles puisqu'ils ne me- surent pas les mêmes quantités et il n'existe à ce jour aucune machine ayant associé le dosage volumétrique et le dosage pondéral afin d'obtenir le maximum de précision quel que soit le produit à conditionner, Des problèmes se posent toutefois avec chacun de 3, ces dispositifs, En particulierr lorsque la réglementation impose un remplissage en poids du récipient, et qu'un dis- positif à dosage volumétrique est utilisé il existe un ris- que d'erreur si le produit n'est pas de densité homogène, les écarts de densité ne pouvant pas être compensés par le dispositif à dosage volumétrique puisque, par définition, celui-ci mesure un volume. D'autre part, les dispositifs à dosage pondéral existant à ce jour, ne permettent généralement pas de con- ditionner des produits hétérogènes tels que par exemple des confitures contenant des morceaux de fruits ou d'une manière générale des produits fluides contenant des parti- cules solides de dimension non négligeable, En pratique, pour de tels produits, les industriels sont donc amenés à utiliser des machines de remplissage à dosage volumétrique en surdimensionnant le volume introduit dans le récipient afin de s'assurer le respect de la réglementation Ainsi qu'il a été vu plus haut, une telle pratique aboutit à des coûts plus élevés résultant des quantités de produits mi- ses en excès. Un objet de la présente invention est de proposer un procédé et un dispositif qui tout en permettant de s'as- surer que le récipient contient bien la quantité de produits souhaitée, assurent en même temps une mesure très précise de cette quantité afin de réduire au minimum l'excès de produit dans le récipient, en particulier en cas de produits non homo- gènes et donc de densité généralement variables Pour cela, on prévoit selon la présente invention, un procédé de remplissage d'un récipient comportant une éta- pe de dosage volumétrique à laquelle est associée une étape de dosage pondéral. Selon une caractéristique plus particulière de l'invention, le dosage pondéral a lieu zprès le dosage volu- métrique et sert de dosage de finttion. Selon encore une caractéristique particulière du procédé selon l'invention, on prévoit avant le dosage volu- métrique une mesure du poids du récipient vide et une mise en mémoire de ce poids afin de pouvoir obtenir une pesée nette 4., très précise lors du dosage pondéral de finition. Pour la mise en oeuvre de ce procédé, on prévoit selon l'invention, un dispositif de remplissage de réci- pients comportant au moins un dispositif de dosage volumé- trique, au moins une trémie d'alimentation et au moins un bec de remplissage combinés-avec au moins un dispositif de dosage pondéral et au moins un moyen de commande du dispo- sitif de dosage pondéral associé au fonctionnement du dis- positif de dosage volumétrique. i O Selon une caractéristique particulière de l'inven- tion,le moyen de commande du dispositif de dosage pondéral comporte un moyen de distribution permettant de mettre sélectivement le bec de remplissage en liaison avec le dis- positif de dosage volumétrique ou avec une trémie d'alimen- tation,le moyen de distribution pouvant en outre être réali- sé pour permettre de mettre sélectivement la trémie d'ali- mentation en liaison avec le dispositif de dosage volumétri- que. Selon encore une autre caractéristique de la pré- sente invention, la trémie d'alimentation est une trémie unique séparée par une cloison perforée permettant de main- tenir d'un côté un produit hétérogène et de sélectionner de l'autre côté de la cloison un produit homogène, le côté contenant le produit hétérogène pouvant être mis en liai- son avec le dispositif de dosage volumétrique tandis que le côté contenant le produit homogène peut être mis en liaison avec le dispositif de dosage pondéral. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention apparaîtront mieux à la lecture de la des- cription suivante faite en liaison avec les dessins ci- joints parmi lesquels: La figure 1 est une vue en coupe schématique sui- vant la ligne I-I de la figure 2 du dispositif d'alimenta- tion sélectif de la machine de remplissage, objet de l'in- vention, le dispositif de distribution de produits de rem- plissage se trouvant en position d'admission du produit dans le dispositif de dosage volumétrique; La figure 2 représente une vue en coupe schémati- 2 52543106 que suivant la ligne Ii-Il de la figure 1, le dispositif de distribution se trouvant dans la position du dosage pondérai de finition, la trémie d'alimentation et le dis- positif de dosage volumétrique nrétant pas représentés; La figure 3 est un diagramme montrant les d:f-; férentes étapes du procédé selon l'invention. On a représenté en figure 1, une vue schématisa que du poste de remplissage de la machine, objet de l'in- vention, qui comprend essentiellement une trémie d'alimen tation de produit de remplissage 12, un dispositif de do- sage volumétrique 13 et un distributeur 14 comprenant un corps 19 et un boisseau 18 à l'intérieur du corps 19 Le boisseau comporte trois conduits 15, 16 et 17 distincts et est susceptible de tourner à l'intérieur du corps 19. Un levier de commande 20 fixé au boisseau permet de fai- re tourner celui-ci à l'intérieur du corps 19 autour de son axe principal 27 en fonction des instructions déli- vrées par un dispositif de commande approprié non repré- senté, par exemple un dispositif électrique ou pneumati- que, La trémie 12 comporte deux parties séparées par une grille 21, La première partie 22 est destinée à contenir un produit de remplissage non homogène, tandis que la partie 23 recueille une phase homogène du produit de remplissage grâce à l'action de filtrage exercée par la grille 21. Le corps 19 du distributeur comporte dans sa partie supérieure un premier conduit 24 débouchant à sa partie supérieure dans le fond de la partie 22 de la tré- mie 12 et à sa partie inférieure sur la surface interne du corps 19 Un deuxième conduit cylindrique vertical 25 (voir figure 2) ménagé dans la partie supérieure du corps 19, débouche e sa partie supérieure dans le fond de la partie 23 de la trémie 12 et à sa partie inférieure sur la face interne du corps du distributeur Un troisième conduit vertical 26 ménagé dans la partie supérieure du corps du distributeur débouche à sa partie supérieure dans le fond du cylindre 13 du dispositif de dosage volumétrique 6 7 età sa partie inférieure sur la face interne du corps du distributeur. Un piston 28 pourvu d'un dispositif d'étan- chéité 29 tel qu'un joint torique est susceptible de se mouvoir verticalement à l'intérieur du cylindre 13 du dispositif de dosage volumétrique, Le cylindre 13 est emboîté dans un alésage cylindrique formé dans la partie supérieure 19 du corps du distributeur, La partie inférieure du corps 19 du distribu- l teur comporte un orifice 30 disposé à la verticale du cylindre du dispositif du récipient à remplir, Un conduit 15 est ménagé dans le boisseau 18 généralement parallèlement à l'axe de celui-ci et se pré- sente sous la forme d'un évidement comportant deux parois planes parallèles reliées par un fond arrondi Les parois planes de l'évidement 15 sont situées de part et d'autre d'un plan de symétrie de l'évidement 15, qui contient l'axe 27 du boisseau, et coïncident sensiblement avec le diamètre du conduit 26 lorsque le boisseau est dans la position représentée sur la figure 1 afin de permettre une liaison entre la partie 22 de la trémie 12 et le dis- positif de dosage volumétrique 13. Un conduit 16 traverse le boisseau 18 de façon à.mettre en communication le conduit vertical 25 et l'orifice 30 lorsque le boisseau 18 se trouve dans une position angulaire appropriée par rapport au corps 19. Un conduit 17 traverse le boisseau 18 de façon à mettre en communication le conduit vertical 26 et l'orifice 30 lorsque le boisseau se trouve dans une position angulai- re appropriée par rapport au corps 19 du distributeur. Le diamètre du conduit 17 et l'écart entre le fond ar- rondi de l'évidement 15 et l'axe 27 du boisseau sont tels qu'il n'y a pas de communication entre le conduit 17 et l'évidement 15. Comme on peut le voir sur la figure 2,les posi- tions respectives des conduits 15, 16 et 17 dans le bois- seau 18 sont telles que dans une première)position angulai- re du boisseau 18 dans le corps 19 du distributeur les con- duits verticaux 24 et 26 sont mis en coimmunication) par l'intermédiaire de l'évidement 15, dans une deuxième posi- tion angulaire du boisseau 18, l'orifice 30 est relié au conduit vertical 25 et dans une troisième position angulai- re du boisseau 18 l'orifice 30 est en communication avec le conduit vertical' 26 et le cylindre du dispositif du dosa- ge volumétrique. On a représenté sur la figure 3 un diagramme o sont indiquées schématiquement les différentes parties du trajet des récipients à remplir au cours d'un -cycle de rem- plissage D'une manière usuelle, les récipients à remplir sont acheminés vers le poste de remplissage par un disposi- tif de convoyage connu en soi lors d'une première partie de leur trajet lpuis ils sont introduits sur un plateau de remplissage 3 par un moyen de transfert connu tel qu'une étoile de distribution 2 Le plateau de remplissage étant entraîné en rotation, un récipient donné va d'abord parcourir un premier arc de cercle compris entre son point d'entrée 3 sur le plateau et un point 4 o Une deuxième partie du trajet, entre les points 4 et 5, est utilisée pour réaliser le ta- rage du dispositif de pesée, qui est remis à zéro pour cha- que récipient selon des moyens connus en soi, Le boisseau du distributeur se trouve pendant ce temps dans la position représentée en figure 1, c'est-à-di- re qu'il permet l'aspiration d'une dose de produit de rem- plissage, du réservoir de produit vers le dispositif de do- sage volumétrique, Lorsque le récipient arrive au point 5, un dispo- sitif de commande approprié relié'au plateau de remplissage commande la rotation du boisseau du distributeur, qui met en communication le doseur volumétrique préalablement rem- pli, et l'orifice de çemplissage 30, le remplissage s'effec- tuant sous la pression du piston du doseur volumétrique, qui refoule la dose de produit précédemment admise dans le cy- lindre vers le récipient & remplir. 8. La phase de remplissage avec dosage volumétri- que se prolonge Jusqu'à ce que le récipient arrive au point 6 Le distributeur interrompt alors la communication du dispositif de dosage volumétrique contenant le produit hétérogène et du récipient, par une rotation du boisseau commandée par un dispositif approprié agissant sur le le- vier 20, On procède alors à une phase de remplissage avec dosage pondéral, le récipient à remplir poursuivant son trajet entre les points & et 7 Le dosage pondéral inter- vient donc uniquement en complément du dosage volumétri- que précédemment réalisé, le boisseau 18 étant alors dans la position qui met directement l'ouverture-25 en liaison avec l'ouverture 30 formant bec de remplissage, On remarquera à ce propos qu' il est inutile dedé- crire ici en détail le dispositif de dosage pondéral puis- que celui-ci est connu en soi On pourra en particulier utiliser une série de balances émettant un signal propor- tionnel au poids sur le plateau de chaque balance, chaque signal étant traité par un microprocesseur disposant d'une mémoire dans laquelle a été saisie le poids du récipient vide pendant le parcours 4-5 du récipient, La mise à jour des réglages du-microprocesseur se fait au moment de la vérification finale du poids du récipient rempli, celui-ci parcourant alors le trajet si- tué entre les points 7 et 8 Cette phase de vérification permet de connaître le poids définitif du récipient rempli. Si celui-ci est incorrect, le dispositif électronique de réglage éliminera le récipient ou fera simplement la cor- rection pour le tour suivant, La phase de pesée finale permet également de dé- tecter et éventuellement d'écarter de la chaîne de remplis- sage les récipients présentant un défaut d'étanchéité, dont le poids s'avère Instahle au cours de cette phase. Un disposittf d'affichage approprié permet d'af- ficher à volonté le poids de chaque récipient rempli, ou, de façon cyclique, le poids de certains récipients seule- ment. 99 2 2543106 Le récipient rempli du poids désiré du produit arrive enfin au point 9 o son évacuation vers un poste de travail ultérieur tel qu'un poste de fermeture est as- surée par l'intermédiaire d'un dispositif de transfert approprié 10 relié à un dispositif de convoyage 1 l. Bien qu'on ait représenté et décrit une trémie unique 12 pour le produit de remplissage comprenant une grille de séparation délimitant une partie de trémie con- tenant une phase hétérogène du produit de remplissage et une partie de trémie contenant une phase homogène du pro- duit de remplissage,il est également possible de prévoir deux réservoirs distincts, l'un contenant un premier pro- duit de remplissage et l'autre contenant un deuxième pro- duit de remplissage destiné à compléter leremplissage d'un récipient pour ajuster le poids de produit contenu. dans le récipient. D'autre part,bien qu'il ait été décrit et repré- senté un dispositif de dosage volumétrique comportant un cylindre dans lequel se meut un piston,il est également possible d'utiliser pour le dosage volumétrique tout autre moyen permettant la manipulation d'un produit de remplis- sage non homogène,en particulier une pompe du type à impul- seur,à palette,à diaphragme ou péristaltique. D'autre part,bien qu'on ait décrit un distribu- teur à trois positions comportant un boisseau,on peut éga- lement utiliser pour mettre sélectivement en communication le ou les réservoirs de produits de remplissage,le disposi- tif de dosage volumétrique,et un orifice du récipient à remplir,un dispositif de distribution comportant un moyen de guidage et d'interruption de flux autre qu'un boisseau, tel qu'une vanne du type à glace,à tiroir ou à clapet. De plus,l'interruption du flux de produit de rem- plissage homogène,à la fin du dosage pondéral,peut ne pas être assurée par le boisseau lui-même,mais plutôt par un dispositif complémentaire situé en amont du boisseau. Enfin,bien que la présente description soit re- lative à une unité de remplissage et de dosage comportant 10. un distributeur, il va de soi qu'on peut envisager, pour augmenter le rendement d'une machine de remplissage et de dosage utilisant un tel dispositif d'équiper la machine d'une pluralité d'unités de dosage et de remplissage tel- le que décrite précédemment, chaque unité comprenant un distributeur commandé par un dispositif électronique pneu- matique approprié relié à un calculateur prenant en compte les paramètres de fonctionnement relatifs à chaque unité de remplissage et de dosage, La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de varian- tes qui apparaîtront à l'homme de l'art, - 111, 2543106 REVENDICATIONS 1 Procédé de remplissage d'un récipient compor- tant une étape de dosage volumétrique, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de dosage pondérai asso- cié au dosage volumétrique, 2 Procédé de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dosage pondérai a lieu après le dosage volumétrique. 3 Procédé de remplissage d'un récipient selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que préalablement au dosage volumétrique on effectue une mesure du poids du récipient vide et une mise en mémoire de. ce poids. 4 Dispositif de remplissage de récipients com- portant au moins un dispositif de dosage volumétrique, au moins une trémie d'alimentation, et au moins un bec de rem- plissage, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un dispositif de dosage pondéral et au moins un moyen de commande du dispositif de dosage pondéral associé au fonctionnement du dispositif de dosage volumétrique. Dispositif selon la revendication 4, caracté- risé en ce que le moyen de commande du dispositif de dosa- ge pondérai comporte un moyen de distribution permettant de mettre sélectivement le bec de remplissage en liaison avec le dispositif de dosage volumétrique ou avec une tré- mie d'alimentation, 6 Dispositif selon la revendication 5, caracté-è risé en ce que le moyen de distribution permet en outre de mettre sélectivement la trémie d'alimentation en liaison avec le dispositif de dosage volumétrique 7 Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 4 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une tré- mie d'alimentation unique séparée par une cloison perforée, un côté de la cloison pouvant être mis en liaison avec le dispositif de dosage volumétrique et l'autre côté en liai- son avec le dispositif de dosage pondérail