Brevet FR2552749A1 — publié le 19850405

La présente invention est relative à un dispositif de remplissage automatique de bouteilles, notamment par des liquides carbonatés, fonctionnant selon le principe isobarometrique. Les dispositifs connus, de ce genre, comportent, généralement, une cuve sous pression, contenant le liquide à soutirer, en communication constante avec un canal d'alimentation d'un bec de soutirage comportant, outre le canal d'alimentation, un dispositif de jonction étanche du col de la bouteille à remplir avec l'extrémité inférieure dudit bec, un dispositif de mise en pression gazeuse de la bouteille à remplir pour l'amener à une pression proche de celle de la cuve en pression, un évent traversant axialement le canal de remplissage, un clapet fixé à l'extrémité inférieure du canal d'alimentation de commande de l'écoulement du liquide, actionne par la bouteille à remplir. Le bec de soutirage presente de plus un dispositif de mise à la pression atmosphérique de la bouteille après son remplissage. Par ailleurs, les dispositifs connus sont réalisés de telle manière que le liquide est en contact avec plusieurs pièces mobiles ainsi qu'avec plusieurs garnitures d'étanchéité qui sont difficiles à nettoyer et sont sources de pollution des liquides à soutirer. I1 est connu, par le brevet FR 2 370 681 dépose au nom de la Demanderesse, un dispositif de remplissage automatique de bouteilles en liquides dits "plats", non carbonatés, où le tube d'alimentation en liquide du bec de soutirage est relié au canal conduisant le liquide de la cuve sous pression vers le bec de soutirage par l'intermédiaire d'un soufflet d'étanchéité déformable, situé dans le bec de soutirage. Dans ce dispositif, le canal de remplissage n'est pas continu à sa partie inférieure car il ne pénètre pas dans la bouteille. De plus, l'évent est en communication avec la cuve de remplissage de manière à assurer la remontez du liquide dans la cuve en fin de remplissage. La Demanderesse a cherché à créer un dispositif d'embouteillage simple, evitant la pollution du liquide soutire et du liquide contenu dans la cuve de remplissage, et indéréglable, pour liquides carbonatés par methode isobarometrique. La présente invention a pour objet un dispositif de remplissage automatique de bouteilles, notamment par des liquides carbonatés, comportant une enveloppe à l'intérieur de laquelle est situé, coaxialement, un canal d'alimentation, relié à une cuve sous pression d'ali mentation en liquide, et formé par un conduit entourant un évent, ledit évent étant relié à une réserve de gaz sous une pression égale à celle de la cuve d'alimentation et portant, à son extrémite inférieure, un clapet de fermeture du canal de remplissage, l'ouverture et la fermeture de ce canal étant assurées par le coulissement du conduit, formant le canal d'alimentation, sous l'action de la bouteille.Dans ce dispositif selon l'invention, l'enveloppe comporte un premier chambrage relié à une source de gaz sous pression pouvant communiquer avec un second chambrage par une soupape à ouverture et fermeture assurees par un manchon coulissant, à l'extérieur du conduit formant le canal d'alimentation, sous l'effet de la bouteille, le second chambrage communiquant avec l'intérieur de la bouteille par au moins un orifice, traversant le manchon, et un canal annulaire delimite par ce manchon et le conduit formant canal d'alimentation. Ce dispositif de remplissage selon l'invention, tout en étant simple, permet le remplissage de bouteilles par des liquides carbo natés, remplissage commandé par la bouteille à remplir. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre. Aux dessins annexes donnés uniquement à titre d'exemple : - la Fig. 1 est une vue schématique en élévation du dispositif de remplissage suivant l'invention et d'un dispositif de déplacement de la bouteille à remplir ; - la Fig. 2 est une vue en coupe axiale par un plan vertical du dispositif de remplissage suivant l'invention, en position de fermeture du canal de remplissage, à plus grande échelle que la Fig. 1 ; - les Fig. 3 à 7 sont des vues, en coupe axiale du dispositif de rem plissage, analogues à la Fig. 2, et représentant le dispositif de remplissage dans les différentes étapes du remplissage de la bouteille ; - la Fig. 8 est une vue schématique du profil d'une came assurant le déplacement de la bouteille sous le dispositif de remplissage selon l'invention. Selon l'exemple de réalisation représenté aux Fig. 1 à 8, ce dispositif de remplissage A de l'invention est destiné à remplir à partir d'une cuve d'alimentation en liquide sous pression de gaz, non représentée, une bouteille B, en matière plastique ou autre matériau, portee par un bras de préhension P saisissant la bouteille B sous son col C et coulissant verticalement selon un axe Y-Y par une colonne D sur un support E du dispositif de remplissage A, le coulissement de la colonne D étant réalisé par un dispositif à galet G en appui sur une came F. Selon la presente invention, le dispositif de remplissage A, representé plus particulièrement aux Fig. 2 à 7, est formé d'un cylindre 1, d'axe X-X, vertical, fermé à son extremite superieure, et renfermant un event 2 concentrique, un canal de remplissage 23, d'axe X-X, exterieur à l'évent 2, et deux manchons 16 et 13 coulissant à l'extérieur du canal de remplissage 23. Le cylindre 1 formant enveloppe du dispositif de remplissage comporte, intérieurement et de bas en haut, quatre chambrages 11, 9, 7 et 6, les chambrages 11, 9 et 7 étant sépares par des collerettes internes, respectivement 10 et 8, munies chacune d'une gorge, respectivement 32 et 30, renfermant une garniture d'étanchéité torique, respectivement 33 et 31. Les chambrages 11, 9 et 6 sont de profondeur sensiblement identique tandis que le chambrage 7 a une profondeur plus faible et se raccorde avec le chambrage 6 par un epaulement 19a portant une garniture d'étanchéité circulaire 19 tournee vers le haut. Dans les chambrages, respectivement 6 et 9, débouchent deux conduits, respectivement 39 et 40, traversant radialement l'enveloppe 1. Le conduit 39 est relié à une source (non representée) d'alimentation en gaz sous une pression egale à celle du gaz de la cuve d'alimentation en liquide et le conduit 40 est relié directement à l'air atmosphérique. L'event 2, d'axe X-X, est relié à son extrémité supérieure à une reserve de gaz sous pression maintenue constante et egale à la pression du gaz de la cuve d'alimentation en liquide non représentée par l'intermédiaire d'un conduit 21 traversant radialement la partie supérieure du cylindre 1. Cet évent 2 dépasse de la partie inférieure du cylindre 1 et est terminé par un clapet 3 ayant la forme générale d'un cône retourné. Ce clapet 3 est traversé en partie par un canal central cylindrique 43 d'axe X-X, en continuité avec le canal d'event 2,et de diamètre inférieur au diamètre interne de ce dernier. Ce canal 43 débouche extérieurement radialement environ à mi-hauteur du clapet 3 par un canal 29.Ce clapet 3 renferme deux soupapes à billes légères 41 et 42, de diametres supérieurs à celui du canal 43, de telle sorte qu'elles puissent l'obturer. La bille 41 est situee à la base du canal d'évent 2 alors que la bille 42, pouvant flotter dans le liquide, est situee à la base du canal 43 dans le canal 29. Le diamètre de l'ouverture du canal 29 étant inferieur au diamètre de la bille 42 qu'il contient, cette derniere est maintenue prisonniere à l'intérieur de celui-ci. En dessous du canal 29 est menagé un orifice 45, d'axe X-X, de diamètre supérieur à celui de la bille 42, pour permettre son introduction dans le canal 29, cet orifice 45 est obturé par un bouchon 5. Le clapet 3 est muni à sa périphérie supérieure d'une garniture d'étanchéité 38. Le canal d'alimentation 23 concentrique extérieurement au tube évent 2, est formé, - à sa partie supérieure, par une chambre 4, ménagee entre la surface externe de l'évent 2-et la surface interne de l'enveloppe 1, et reliée, par l'intermédiaire d'un conduit 22, traversant radialement la partie supérieure de l'enveloppe 1, à la cuve d'alimentation en liquide de remplissage sous pression ; - par un soufflet étanche 24 coaxial à l'évent 2, et de diamètre superieur, prolongeant vers le bas le chambrage 4 sur lequel il est fixé ;; - par un conduit d'alimentation coulissant 25 d'axe X-X, relié à sa partie supérieure au soufflet 24. Le diamètre interne de ce conduit 25 est supérieur au diamètre externe de l'évent 2 et déli mite avec celui-ci la partie inférieure du canal de remplissage. Ce conduit coulissant 25, debutant à sa partie supérieure à la base du chambrage 6, présente, sur sa surface extérieure et à son extrémité supérieure, une gorge annulaire 36 dans laquelle est située une garniture d'étanchéité 37. Ce conduit 25 présente environ en son milieu, au niveau du chambrage 9, un épaulement externe 26 dirigé vers le bas. En dessous de cet épaulement 26, le conduit 25 présente un diamètre externe sensiblement égal au diamètre externe de la garniture d'étanchéité 38 du clapet 3 sur laquelle il prend appui. Le manchon 16, coulissant verticalement et coaxial à l'axe X-X, de diamètre externe égal au diamètre interne de la collerette 8 en jonction étanche avec celle-ci par l'intermédiaire de la garniture d'étanchéité 31, comporte, en sa partie médiane, une collerette externe 17 de diamètre inférieur au diamètre interne du chambrage 6 du cylindre 1 mais supérieur au diamètre interne du chambrage 7. La collerette 17 du manchon 16 s'appuie sur la garniture d'étanchéité 19 de l'épaulement 19a sous l'effet d'un ressort 18 contenu dans le chambrage 6. Ce manchon 16 présente, dans sa partie situee au niveau du chambrage 7, limité par la garniture d'étanchéité 19 et l'epau- lement 8, une serie de d'orifices 20 traversant totalement le manchon 16. Au-dessus de ces orifices, le diamètre interne du manchon 16 est égal au diamètre externe du conduit 25 et est en jonction étanche avec ce dernier par l'intermédiaire de la garniture d'étanchéité 37. A partir de ces trous et en dessous de ceux-ci, le diamètre interne du manchon 16 est supérieur au diamètre externe du conduit 25 menageant ainsi un canal annulaire 44 mettant en communication les chambrages 9 et 7. Le manchon 16 se termine, à son extrémité inférieure 27, en dessous de l'épaulement 26 du conduit 25. Le manchon coulissant 13, d'appui de la bouteille lors du remplissage, situe à l'intérieur de la partie inférieure du cylindre 1, coulisse de manière etanche avec celui-ci par l'intermédiaire de la garniture 33 portée par la collerette 10. Le diamètre interne de ce manchon 13, superieur au diamètre externe de la partie inférieure du conduit de remplissage 25 située au dessous de l'épaulement 26, et inférieur au diamètre externe de la partie supérieure de cet epau- lement 26, ménage avec celui-ci un canal annulaire 28. Le diamètre externe du manchon 13 est au moins égal au diamètre interne du manchon 16. Ce manchon 13 est limité dans son coulissement axial par une collerette 14, située dans sa moitié inférieure, de diamètre externe inférieur au diamètre interne du chambrage 11 et supérieur au diamètre interne des épaulements 12 et 10 du cylindre 1. Ce manchon 13 porte à sa partie supérieure, située dans le chambrage 9, une garniture d'étanchéité 34 sur laquelle sont destinés à venir s'appliquer l'extrémité inferieure du manchon 16 et l'épaulement 26 du conduit 25 de remplissage, et à sa partie inférieure, une garniture d'étan cheité 35 d'appui du goulot de la bouteille à remplir. Ce manchon 13 est maintenu en position basse par un ressort 15 prenant appui sur la base de l'épaulement 10 constituant le sommet du chambrage 11 et sur la collerette 14. Selon l'exemple de realisation représenté à la Fig. 8, la came F sur laquelle s'appuie le galet G est d'un profil défini par quatre surfaces horizontales a, c, e, g, et quatre surfaces inclinées b, d, f, h. La surface horizontale e, la moins élevée, est reliée par deux surfaces inclinées, respectivement d et f, à deux surfaces horizontales intermediaires, respectivement c et g, elles-mêmes reliées à la surface horizontale a, la plus élevée, par deux surfaces inclines, respectivement d et h. La surface plane c est située à un niveau un peu inférieur à la surface g. Fonctionnement Le fonctionnement du dispositif de remplisage selon l'invention, plus particulièrement representé aux Fig. 3 à 8, est commandé par les mouvements de montée et de descente de la bouteille realises par le bras de prehension P et commandés par le galet G se déplaçant sur la came F. C'est ainsi que lorsque le galet G est en appui sur la surface e de la came F, le dispositif de remplissage de l'invention est au repos, c'est-à-dire dans la position suivante : - le conduit coulissant 25 est en appui sur le sommet du clapet 3 par l'intermédiaire de la garniture d'étanchéité 38 ; - le manchon coulissant 16 est en appui étanche par la collerette 17 sur l'épaulement 19a par la garniture d'étanchéité 19, ainsi les chambrages 6 et 7 ne peuvent communiquer ; - le manchon coulissant 13 est en appui sur l'épaulement 12 par la collerette 14 grâce au ressort 15 ; - le sommet du manchon 13, dans le chambrage 9, n'est pas en contact avec l'extrémité inférieure 26 du manchon 16, ainsi le canal annulaire 28, le conduit 40 et le chambrage 9 sont ouverts à la pression atmospherique. - l'évent 2, en relation, par le conduit 21, avec la réserve de gaz où règne une pression de gaz maintenue constante et egale à celle existant au dessus du liquide dans la cuve d'alimentation et supe rieure à la pression atmosphérique, est fermé, à sa base, par la bille 41 qui obture le sommet du canal 43 du clapet 3 sous l'effet de la pression s'exerçant sur elle, empêchant le gaz sous pression provenant du conduit 21 de s'échapper à l'atmosphère. Par montée du galet G sur la surface f de la came F, la bouteille B maintenue par son col C par le bras de préhension P est élevée jusqu'à être amenee en contact étanche avec la garniture d'étanchéité 35 du manchon coulissant 13. La poursuite de la montée du bras P entraine le coulissement vers le haut du manchon 13 jusqu'à venir en contact étanche avec l'extrémité inférieure 27 du manchon 16 par la garniture d'étanchéité 34. A ce stade (Fig. 3), le canal annulaire 28 n'est plus en relation avec le chambrage 9 et l'intérieur de la bouteille n'est donc plus en relation avec l'air atmosphérique venant du canal 40.La poursuite de l'enfoncement du col de la bouteille à l'intérieur du cylindre 1 provoque la montez du manchon coulissant 16 et met les chambrages 7 et 6 en relation par ouverture de la soupape formée par la collerette 17 du manchon 16 et la garniture d'étanchéité 19 de l'épaulement 19a. Lorsque le galet G est sur la surface g de la came F, le gaz, sous une pression identique à celle regnant au-dessus de la cuve d'alimentation, provenant de la source d'alimentation en gaz arrivant par le conduit 39 dans le chambrage 6, peut alors passer dans le chambrage 7 et emplir la bouteille par l'intermédiaire des orifices 20 du manchon 16 et des canaux annulaires 44 et 28 (Fig. 4), l'évent 2 etant ferme par la soupape à bille 41. Lorsque le galet G monte sur la surface h de la came F, les manchons 13 et 16 coulissent vers le haut provoquant l mise en contact de la garniture d'étanchéité 34 du manchon 13 avec l'epaulement 26 du conduit 25. I1 n'y a plus alors communication entre le chambrage 7 et le canal annulaire 28, la mise en pression de la bouteille est achevée. La pression du gaz dans la bouteille est alors égale à la pression régnant au-dessus du liquide contenu dans la cuve d'alimentation en liquide (Fig. 5). L'ensemble, constitué par le col de la bouteille et les manchons 13 et 16, continuant sa montée, entraine le conduit 25 par l'intermédiaire de l'épaulement 26 lui-même en contact avec la garniture d'étanchéité 34 du manchon 13. Cette montée du conduit 25 libère un espace annulaire 46 au niveau du clapet 3 qui permet l'écoulement du liquide dans la bouteille par le canal de remplissage 23 délimité par le conduit 22, la chambre 4, le soufflet déformable 24 et le conduit 25 (Fig. 6). Lorsque le galet G atteint la surface a de la came F, l'écou- lement du liquide s'effectue par gravité. Le liquide ruisselle alors sur les parois de la bouteille, sans contact avec l'organe d'appui de la bouteille constitué par le manchon 13, en s'écartant du clapet 3. Le gaz contenu dans la bouteille est chasse par le liquide par le canal d'évent 2 en soulevant la bille 41, la pression régnant dans la reserve de gaz en communication avec le canal d'event 2 par le conduit 21 étant inférieure à la pression exercée par le liquide sous pression contenu dans la bouteille. Quand le niveau du liquide dans la bouteille atteint la bille 42 par l'ouverture du canal 29 du clapet 3 (Fig. 7), cette bille 42, par la poussée d'Archimède, vient obturer l'extrémité inférieure du canal 43 du clapet 3. Ceci interdit toute possibilite au liquide de monter dans l'évent 2. La bille 41 tombe au fond du canal d'évent 2 à la limite superieure du canal 43, obturant ainsi ce dernier, et empêchant donc tout reflux vers la bouteille du gaz situé dans le canal d'évent 2. I1 reste alors dans la bouteille une poche de gaz à la pression du liquide dans'la bouteille. A ce stade, le remplissage est termine. Lorsque le galet G descend sur la surface b de la came F, le bras P redescend provoquant l'appui etanche du conduit 25 sur la garniture 38 du clapet 3, ce qui arrête l'alimentation en liquide. Puis la collerette 17 du manchon 16 vient appuyer sur la garniture 19 du cylindre 1, sous l'effet du ressort 18, la bouteille n'est plus alimentée en gaz sous pression. Le manchon 13 se sépare du manchon 16 ménageant ainsi un passage entre le chambrage 9 et le canal annulaire 28 en communication avec la bouteille. Lqrsque le galet G est en appui sur la surface c de la came F, le chambrage 9 etant à la pression atmospherique par le canal 40, le gaz sous pression situe dans la bouteille au-dessus du liquide peut alors s'échapper en passant par le canal 28, la bouteille étant remise à la pression atmosphérique. Après descente du galet G sur la surface d de la came F, lorsque ce galet est en appui sur la surface e de la came F, le bras de préhension P peut retirer la bouteille du dispositif de remplissage qui est alors dans la position de repos decrite ci-avant. Le dispo sitif de remplissage est alors pret à assurer le remplissage d'une autre bouteille. Le dispositif de remplissage selon la présente invention tout en etant simple permet le remplissage de bouteilles par des liquides carbonatés donc sous pression, la bouteille étant mise à la pression du liquide contenu dans la cuve de remplissage avant son remplissage puis décomprimée après remplissage et avant retrait de la bouteille du dispositif de remplissage. Les différentes phases de fonctionnement sont commandes par la bouteille elle-même. Ceci est possible grâce à l'utilisation du bras de prehension P qui saisit la bouteille sous son col, donc très près de l'orifice de remplissage de la bouteille. Ceci est particulièrement intéressant pour remplir des bouteilles en matiere plastique dont le corps est relativement souple. En effet, la hauteur de ce type de bouteille peut varier si un effort est exerce sur le fond. La position du bras de prehension P est parfaitement définie par rapport au sommet de la bouteille B et par rapport à la base du dispositif de remplissage. La commande de remplissage de la bouteille peut être realisée de manière précise par le degré d'enfoncement du col de celle-ci a l'intérieur du dispositif de remplissage. De ce fait, le dispositif de remplissage est simple et ne necessite aucun dispositif de compensation des écarts de hauteur des bouteilles à remplir ni de palpeur de position, le remplissage etant impossible s'il n'y a pas de bouteille appliquée à la base du dispositif. De plus, la bouteille étant élevée par son col, la stabilité verticale de celle-ci est assurée. En raison de la précision de positionnement du col de la bouteille par rapport au dispositif de remplissage, il est possible d'utiliser un systeme à came F et galet G donc simple et indéréglable pour assurer la commande de ce dispositif de remplissage. Comme les fluides ne peuvent circuler à l'intérieur des conduits que dans un seul sens, aucun risque de reflux de gaz ou de liquide pollués n'est à craindre. En effet, lorsque la bouteille n'est pas sous pression, la soupape à bille 41 évite le retour de gaz ou de liquide contenu dans l'évent 2 lui-même sous une pression supérieure à la pression atmosphérique. De même, la soupape à bille 42 arrête l'écoulement du liquide en fin de remplissage donc supprime toute remontee de liquide dans le dispositif de remplissage. Comme l'organe d'appui de la bouteille est indépendant du canal d'alimentation et que le liquide soutiré n'est en contact avec aucun organe mobile ou garniture d'étanchéité, il n'y a aucun risque d'introduction de liquide degradé par fermentation dans la bouteille. Bien que ce type de dispositif de remplissage soit particu lièrement intéressant pour le remplissage de bouteilles plastiques, il peut, bien entendu, être utilise pour le remplissage de bouteilles en verre ou tous autres matériaux. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de remplissage automatique de bouteilles, notamment par des liquides carbonatés, comportant une enveloppe (1) à l'intérieur de laquelle est situé, coaxialement, un canal d'alimentation (23), relié à une cuve sous pression d'alimentation en liquide, et formé par un conduit (25) entourant un évent (2), ledit event étant relié à une réserve de gaz sous une pression de gaz egale à celle de la cuve d'alimentation et portant à son extrémite inférieure un clapet (3) de fermeture du canal de remplissage (23), l'ouverture et la fermeture de ce canal (23) étant assurées par coulissement du conduit (25) sous l'action de la bouteille (B), caractérisé en ce que l'enveloppe (1) comporte un premier chambrage (6) relie à une source de gaz sous pression pouvant communiquer avec un second chambrage (7) par une soupape (17-19) à ouverture et fermeture assurées par un manchon coulissant (16) à l'extérieur du conduit (25) sous l'effet de la bouteille, le chambrage (7) communiquant avec l'intérieur de la bouteille par au moins un orifice (20) traversant le manchon (16) et un canal annulaire (44) delimité par ce manchon (16) et le conduit (25). 2.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un second manchon (13) d'appui de la bouteille, coulissant autour du conduit (25) en dessous du manchon (16), en ménageant un canal (28) pouvant s'appliquer de maniere étanche à l'extrémité inferieure (27) du manchon (16) et assurant le déplacement vertical dudit manchon (16) et du conduit (25). 3.- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que, lorsque l'extrémité inferieure du manchon (16) et l'extrémité superieure du second manchon (13) ne sont pas en contact, celles-ci sont situees dans un chambrage (9) en communication avec l'atmosphère. 4.- Dispositif selon les revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que le second manchon (13) comporte à son extrémité inférieure une garniture d'étanchéité (35) d'appui de la bouteille et coulisse dans l'enveloppe (1) à l'encontre d'un ressort (15) situé dans un chambrage (11) de cette enveloppe. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérise en ce que le clapet (3) solidaire de l'évent (2) comporte un canal (43-29) relie à l'évent (2) et débouchant à l'extérieur par une soupape à bille flottante (42). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le clapet (3) solidaire de l'évent (2) comporte un canal (43-29) relié à l'évent (2) dont l'extrémité supérieure forme siège pour une soupape à bille (41).