Brevet FR2569457A1 — publié le 19860228

- 1- 2569457 SOUPAPE A DEBITER DES L I:JIDES, NOTAMMENT D)E LA COLLE La présente invention a trait à une soupape à débiter des liquides, notamment de la colle, applicable par exemple sur des machines automatiques de condition- nement ou d'empaquetage de produits. La soupape à laquelle la présente invention se réfère peut être appliquée par exemple sur le circuit de distribution de colle d'une machine d'empaquetage de cigarettes o la colle en sortie d'un réservoir atteint une cuve, de laquelle elle est transférée, à l'aide de dispositifs de dosage, sur les pattes de flans ou feuil- les de matériel d'enveloppement destinées à envelopper les groupes pré-arrangés de cigarettes. Dans ces circuits il est évidemment récessai- re de prévoir, entre le réservoir et la cuve, une sou- pape en mesure de permettre et maintenir le remplissa- ge de la cuve en fonction des conditions de travail de la machine et donc de la quantité de colle prélevée, au fur et à mesure, de la cuve à l'aide des dispositifs de dosage. A cet effet on connaît déjà l'emploi de soupa- pes à commande pneumatique pourvues d'un obturateur, mo- bile à l'intérieur du corps de la soupape entre deux po- sitions extrêmes, sur commande d'un petit piston coulis- sant dans une chambre séparée de manière étanche de cel- le dans laquelle la colle afflue. En correspondance de l'une de ces positions, dite de fermeture, l'obturateur est pressé, à l'aide de ressorts agissant sur le petit piston, contre la bou- che de sortie du liquide de la soupape. Le passage de l'obturateur de ladite position de fermeture à la deuxième position, dite d'ouverture, est obtenu par l'envoi d'un f l u x d ' air comprimé a- gissant sur le petit piston contre l'action desdits ressorts. Pratiquement le petit piston, se déplaçant dans sa chambre respective, tire l'obturateur vers l'in- térieur de la soupape, l'enlevant de l'orifice ou bouche de sortie du liquide; le liquide peut donc passer à tra- vers la soupape, du réservoir à la cuve. L'actionnement du petit piston à commande pneu- matique peut être obtenu au moyen d'un élément de con- trôle du niveau de la colle à l'intérieur de la cuve; cet élément peut être mis dans le circuit électrique d'actionnement d'une électrovalve, à son tour mise dans l'installation pneumatique reliant la soupape de débit de la colle à la source de la machine qui engendre l'ait comprimé. La distribution de la colle a donc lieu par in- termittence en fonction des signaux "en circuit" (ON)/ "hors circuit" (OFF) donnés à ladite électrovalve par l'élément de contrôle du niveau de la colle qui est si- tué à l'intérieur de la cuve. On a constaté qu'avec le temps, en correspon- dance de l'orifice de la bouche de sortie de la colle, à cause de la présence de superpQsitions ou stratifications de colle successives qui tendent à se sécher quand la colle ne sort pas de la soupape, il y a la formation d'un cordon qui cause une déviation de la trajectoire normale suivie par la colle affluant dans la cuve; en conséquence de cela, si la soupape est située à l'extré- mité de la cuve, on peut avoir une dispersion de la col- le à l'extérieur de ladite cuve, ce qui entraîne une per- te de produit et le barbouillage de certaines parties de la machine. On a également constaté que pafois cet effet de stratification cause l'obturation partielle ou totale -3 de l'orifice de la bouche de sortie de la soupape et par conséquent la nécessité d'une intervention de la part de l'opérateur en vue de nettoyer l'orifice et rétablir les conditions optimales de fonctionnement de la soupape. En étudiant ce problème la demanderesse a envisagé une amélioration des soupapes du type précité, laquelle fait l'objet de la présente invention et grâce à laquelle la bouche de sortie de la colle est constam- ment nettoyée par l'obturateur lors de l'étape d'ouver- ture de la soupape. En outre, en vertu de la forme particulière donnée à l'obturateur, le problème des déviations du jet de colle en sortie de la soupape est éliminé et de cette façon la colle tombe certainement dans la cuve de réception disposée au-dessous. Le but de la présente invention est donc de fournir une soupape à débiter des liquides, notamment de la colle, en mesure de pallier les inconvénients dé- crits plus haut et également en mesure d'assurer la chu- te de la colle dans la cuve de réception disposée à cet effet, sans aucune déviation par rapport à la trajectoi- re prévue. Un autre but de l'invention est de fournir une soupape du type précité tout à fait similaire, en ce qui concerne sa mise en oeuvre, à celles déjà existantes et donc susceptible d'être mise de manière facile et sûre dans les circuits de distribution de liquides ou colle déjà existants dans les machines de type connu. Un autre but encore de l'invention est de four- nir une soupape de construction très simple dans laquel- le, par effet de la disposition des différentes parties -4 - quî la composent et grâce à la solution donnée à la fer- meture de la bouche de sortie, on obtient, lors de l'é- tape d'ouverture, une action favorable de pression dans la chambre dans laquelle le liquide à débiter s'écoule, cette pression favorisant la sortie initiale du liquide de la soupape. Lesdits buts sont atteints par la présente in- vention, du fait qu'elle se réfère à une soupape à débi- ter des liquides, notamment de la colle, comportant une chambre reliée à un conduit d'alimentation du liquide à débiter, une tuyère d'écoulement du liquide de la soupa- pe, un obturateur de ladite tuyère, des moyens d'action- nement de l'obturateur pour l'ouverture et la fermeture de la soupape, caractérisée en ce que ledit obturateur est pourvu d'une extrémité qui pénètre avec précision dans une bouche de sortie du liquide de la tuyère précitée et est mobile entre une position, de fermeture de ladite soupape, interne à la bouche de sortie, et une position, d'ouverture de ladite soupape, externe à ladite tuyère et il comporte,adjacente à ladite extrémité, une por- tion essentiellement tronconique, dont la grande base est orientée vers ladite extrémité, laquelle se prolon- ge, en conditions d'ouverture de la soupape, à l'ex- térieur de ladite tuyère. Par cette solution l'obturateur, lors de l'é- tape d'ouverture de la bouche de sortie du liquide de la soupape, cause la rupture d'éventuellescouches de colle séchée autour de-l'orifice de ladite bouche à chaque ac- tion d'ouverture de la soupape. La conformation particu- lière, sensiblement en forme de champignon, de l'obtura- teur permet d'avoir, à la sortie du liquide de la sou- pape, par effet des tensions superficielles entre le li- -5- quide et la surface extérieure du même obturateur, le groupement des "filets" qui composent le jet de liquide, ce qui entraîne la formation d'un jet homogène sans ef- fusion environnante de grosses gouttes du même liquide, conformément aux buts recherchés par l'invention. Les caractéristiques de la soupape objet de l'invention seront mieux illustrées par la description qui suit d'une forme d'exécution préférée, donnée à sim- ple titre d'exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre schématiquement un circuit d'alimen- tation de colle et une cuve o des moyens de dosage trans- fèrent la colle sur des tronçons de matériel d'enveloppe- ment utilisable pour l'enveloppement de produits; - la figure 2 montre schématiquement et en coupe la sou- pape objet de l'invention avec l'obturateur en position de fermeture de la bouche de sortie du liquide de la sou- pape; et - la figure 3 montre la soupape telle que représentée sur la figure 2 mais avec l'obturateur en position d'ouver- ture de la bouche de sortie du liquide de la soupape. En se référant auxdites figures, on a indiqué en 1 un réservoir de colle relié au moyen d'un conduit 2 à une goulotte 3 d'entrée de la colle dans la soupape en question, indiquée globalement en 4. On a assigné le numéro 5 à une cuve destinée à contenir la colle en sortie du réservoir 1, dans laquelle des moyens de dosage, indiqués globalement en 6, prélè- vent la colle en vue de la transférer sur des tronçons de matériel d'enveloppement 7 en mouvement le long d'une ligne d'alimentation à un poste pour l'enveloppement et le conditionnement de produits. -6 En 8 on a indiqué une conduite reliée à la soupape 4, laquelle, à travers une électrovalve 9, met la même soupape 4 en communication avec une source 10 qui engendre-de l'air comprimé. L'électrovalve 9 est contrôlée par un élément senseur 9a associé à la cuve et en mesure de détecter le niveau de colle à l'inté- rieur de celle-ci et de commander l'ouverture ou la fer- meture de l'électrovalve 9. En regardant les figures 2 et 3 on peut remar- quer que la soupape 4 comporte deux chambres 11 et 12 coaxiales dont la première est en communication directe avec la goulotte 3 et la deuxième est séparée de la pre- mière de manière étanche au moyen d'un diaphragme 13. Ce diaphragme 13 est serré sur son pourtour entre les bords des parties 4a et 4b formant le corps de valve 4; le bord intérieur du diaphgrame 13 est fixé au moyen d'un collier 14 au corps d'un petit piston 15 coulis- sant dans la chambre 12. Un ressort 16 s'occupe de maintenir le petit piston 15 pressé dans une position de fin de course qui peut être définie "tout-en arrière", le diaphragme 13 étant tendu de telle manière qu'il forme une sorte de bassine dont la concavité est orientée vers la chambre 11. En 17 on a indiqué la bouche de liaison de la conduite 8 à la soupape 4; cette bouche permet l'entrée d'air comprimé dans la chambre 12 de manière à causer le déplacement vers le bas du petit piston 15 en oppo- sition à l'action du ressort 16, cela amenant le petit piston de ladite position "tout-en arrière" à une position "en avant" (voir la figure 3), qui sera décrite plus en détail par la suite. 69457 -7- En 18 on a indiqué la tuyère de sortie du li- quide de la soupape 4, laquelle est en communication avec la chambre 11 et s'étend coaxialement à celle-ci. La tuyère 18 est pourvue d'une bouche de sortie 19 de forme cylindrique, qui normalement est bouchée par l'ex- trémité calibrée 20 d'un obturateur 21 directement re- lié au corps du petit piston 15. L'obturateur 21 compor- te un corps sensiblement en forme de tige 22 qui, proximité de la bouche de sortie 19, a une section con- sidérablement inférieure à celle de l'extrémité calibrée ; la section de la tuyère 18 est telle qu'elle permet la formation d'une chambre entre l'obturateur 21 et la paroi interne de la même tuyère 18; cette chambre est suffisante à autoriser le libre passage du liquide qui, entré dans la chambre 11 à travers la goulotte 3, tend à s'écouler de la soupape 4 à travers la tuyère 18. En 23 on a indiqué une portion sensiblement tronconique de raccordement entre l'extrémité calibrée et le corps en forme de tige 22 de l'obturateur 21. Après avoir décrit la soupape objet de l'in- vention dans ses parties essentielles, on va maintenant décrire son fonctionnement. Supposons au départ la position représentée sur la figure 2 o l'obturateur 21 est en position de fermeture de la tuyère 18. Quand l'élément senseur 9a détecte un abaisse- ment du niveau de la colle dans la cuve 5 il envoie un signal à l'électrovalve 9 qui ouvre la conduite 8 per- mettant le passage d'air comprimé de la source généra- trice 10 à la soupape 4. L'air en entrée à travers la bouche 17 pousse le petit piston 15 vers le bas vainquant l'action anta- - 8 - goniste du ressort 16. Pendant cette étape le diaphragme 13 est ame- né à la position représentée sur la figure 3 causant une faible réduction du volume de la chambre 11 (et par conséquent une pression sur le liquide qui remplit com- plètement cette chambre ainsi que la chambre intérieure à la tuyère 18) qui favorise la sortie initiale du li- quide de la tuyère 18. Evidemment cette fonction du dia- phragme 13 n'est possible que si l'alimentation de la colle du réservoir I à la soupape 4 a lieu avec une fai- ble pression ou également si une soupape de retenue est prévue sur le conduit 2. Le petit piston 15 est donc amené à la posi- tion "tout-en avant" et l'extrémité calibrée 20 de l'ob- turateur 21 est amenée à une position à l'extérieur de la tuyère 18, laissant ainsi libre l'orifice ou bouche de sortie de cette tuyère et permettant l'écoulement de la colle vers la cuve 5. Quand l'élément senseur 9a dé- tecte qu'à l'intérieur de la cuve 5 le niveau de colle désiré a été atteint, il envoie un nouveau-signal à l'é- lectrovalve g laquelle interrompt de nouveau la communi- cation entre la source 10 génératrice d'air comprimé et la soupape 4. En même temps la portion de la chambre 12 com- prise entre le petit piston 15 et la bouche de liaison 17 est mise en communication,-de manière connue en soi, avec le milieu extérieur, de manière à permettre au res- sort 16 de ramener la soupape 4 à sa condition de dé- part illustrée sur la figure 2. En regardant la figure 3 on peut remarquer que quand l'obturateur 21 est en position d'ouverture de la bouche de sortie 19 de la tuyère 18, la portion tronco- nique 23 cause, par adhésion moléculaire, un écoulement laminaire de la colle le long de sa surface et par con- séquent la formation, en aval de l'extrémité calibrée , d'une dépression à la suite de laquelle le jet s'a- mincit, prenant une forme parfaitement cylindrique sans aucune déviation. Sur les figures 2 et 3 on peut remarquer que l'extrémité calibrée 20 de l'obturateur 21 épouse parfai- tement la bouche de sortie de la tuyère 18 et que des couches éventuelles de colle séchées ou partiellement sé- chées adhérentes à l'orifice de la bouche de sortie, pen- dant l'étape d'ouverture de la soupape 4 (voir la figu- re 3) sont brisées et entraînées vers l'extérieur par le même obturateur 21 qui de cette manière, à chaque éta- pe d'ouverture de la soupape, exerce une sorte de net- toyage de la bouche de sortie de la tuyère 18 assurant constamment un fonctionnement parfait de la soupape 4. Sur les figures 1 et 2 la bouche de sortie 19 de la tuyère 18 et par conséquent l'extrémité calibrée 20 de l'obturateur 21 sont de forme cylindrique mais, selon une forme d'exécution alternative possible, elles peuvent également être de forme légèrement tronconique dont la grande base est orientée vers l'extérieur de la tuyère 18. --10 -- R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Soupape (4) à débiter des liquides, notamment de la colle, comportant une chambre (11) reliée à un con- duit (2) d'alimentation du liquide à débiter, une tuyère (18) d'écoulement du liquide de la soupape (4), un obtu- rateur (21) de la tuyère (18), des moyens d'actionne- ment de l'obturateur (21) pour l'ouverture et la ferme- ture de la soupape (4), caractérisée en ce que ledit ob- turateur (21) est pourvu d'une extrémité (20) qui pénè- tre avec précision dans une bouche de sortie (19) du liquide de la tuyère (18) et est mobile entre une position, de - fermeture de la soupape (4), interne à la bouche de sor- tie (19) et une position, d'ouverture de la soupape (4), externe à la tuyère (18), et il comporte, adjacente à ladite extrémité (20), une portion essentiellement tron- conique (23), dont la grande base est orientée vers l'ex- trémité (20), laquelle se prolonge, en conditions d'ou- verture de la soupape (4), à l'extérieur de la tuyère (18). 2. Soupape selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que ledit obturateur (21) comporte un corps en forme de tige (22) aboutissant,parl'une de ses ex- trémités, à ladite portion sensiblement tronconique (23) et, par son autre extrémité, auxdits moyens d'ac- tionnement lesquels sont logés dans une chambre (12) séparée de la chambre (11) de manière étanche et compor- tent un petit piston (15) assujetti à l'action d'un res- sort (16) qui le pousse vers une position de fin de course, à laquelle correspond ladite position interne de l'extrémité (20) de l'obturateur (21), cette chambre séparée (12) étant susceptible d'être reliée à une sour- ce d'air comprimé (10) qui pousse ledit piston (15), en 256945i - 11 - opposition à l'action du ressort (16), vers une deuxiè- me position de fin de course, à laquelle correspond la- dite position externe de l'extrémité (20) de l'obtura- teur (21). 3. Soupape selon la revendication 1 ou 2, carac- térisée en ce que la bouche de sortie (19) et l'extrémi- té (20) de l'obturateur (21) sont définies par des sur- faces cylindriques. 4. Soupape selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisée en ce que la bouche de sortie (19) et l'ex- trémité (20) de l'obturateur (21) sont de forme tronco- nique. 5. Soupape selon la revendication 2, caractéri- sée en ce qu'elle comporte un diaphragme flexible (137 interposé entre la chambre (11) et ladite chambre sépa- rée (12).