Brevet FR2641608A1 — publié le 19900713

La présente invention concerne un dispositif de dosage de produits pâteux. Elle s'applique notamment, mais de façon non limitative, au dosage des émulsions de viande ou d'autres protéines conditionnées dans des récipients tels que des boîtes ou des barquettes. Par "produits pâteux", on entendra un produit susceptible de former une masse adhérente mais dont la consistance lui permet néanmoins d'être pompée, c'est-à-dire que l'on pourra faire s'écouler cette masse cohérente en lui appliquant une pression, soit mécaniquement (action d'un piston) soit pneu- matiquement (par mise sous pression d'une cuve). Pour le remplissage des récipients par des produits pâteux, on se trouve généralement confronté à une double exigence de propreté du remplissage et de précision du dosage. En premier lieu, il est nécessaire de remplir proprement le récipient sans salir ses bords, la propreté absolue des zones de fermeture étant nécessaire pour garantir une étanchéité parfaite, tout particulièrement dans le cas o cette fermeture est exécutée par thermoscellage. Cette exigence entraine des difficultés particulières dans le cas o le produit pâteux est de texture fibreuse, ce qui augmente encore la masse de produit susceptible d'adhérer à la tête de dosage, les fibres pendantes étant susceptibles de venir souiller les zones de fermeture du récipient au moment de l'amenée ou de l'éloignement de celui-ci. En second lieu, on recherche la meilleure précision possible du dosage afin d'assurer un remplissage le plus complet du récipient avec un volume résiduel, ou espace de tête de fermeture, minimum. Les dispositifs de dosage volumétrique utilisés jusqu'à présent comprennent généralement, pour un assurer un dosage précis, un piston de dosage coulissant dans un cylindre relié d'une part à une conduite d'alimentation communiquant avec une enceinte mise sous pression contenant le produit pâteux et d'autre part à une conduite de refoulement permettant de délivrer la dose de produit vers le récipient. Des systèmes de vannes placées sur la conduite d'alimentation et sur la conduite de refoulement assurent un sécquencement correct des phases de pompage (remplissage/ refoulement) er. synchrcnisme avec le mouvement du piston. Pour obtenir la propreté du remplissage, on prévoit en sortie de la conduite de refoulement un système de coupe, par exemple à guillotine, qui permet d'isoler la dose finale du volume mcrt de produit subsistant dans la conduite de refoulement et dans le cylindre de dosage. Ce système, outre sa complexité mécanique (vannes à synchroniser avec le déplacement du piston, systèmne de u:!octine....) présente l'inconvénient de toujours laisser suss-:s er un v_ ume mrt co le produit est susceptible de -1 s'accumuier et, de ce fait, ce volume mort risque de nuire à a qualité biclcgique du produit que l'on dose en raison du eéve!oppement possible de germes dans ce volume mort. La présente invention se propose de résoudre ces inconvénients avec un dispositif de dosage volumétrique qui 2C soit mécaniquement très simple et permette notamment d'éliminer es vannes des conduites d'alimentation et de refoulement ainsi que la guillotine du dispositif de coupe finale. Par ailleurs et surtout, comme on le verra, le dispositif de l'inrvent- ion permet de supprimer totalement le volume mort du système de distribution, le dispositif étant conçu de telle sorte que la dose de produit pompée dans le cylindre soit entièrement et directement refoulée dans le récipient, assurant ainsi à la fois la précision du dosage et l'élimination recherchée des volumes morts. On verra également que le dispositif de l'invention permet, très simplement, de protéger les zones de fermeture du récipient de toute trace éventuelle de produit qui se trouverait suspendu au-dessus du récipient avant évacuation de celui-ci; ceci est tout particulièrement avantageux en ce qui concerne les produits ayant une texture plus ou moins fibreuse, comme c'est souvent le cas avec les émulsions de viande. 26416n8 A cet effet, le dispositif de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend: - une chambre de dosage pourvue à l'une de ses extrémités d'une ouverture commune de remplissage et de refoulement, - dans cette chambre de dosage, un piston doseur mobile axialement d'une position de référence, ne laissant pas subsister de volume résiduel à l'intérieur de la chambre de dosage, à une position relevée définissant le volume de dosage, - des moyens d'alimentation en produit pâteux sous pression, - un cylindre de distribution, orienté transversalement par rapport à la chambre de dosage et pourvu latéralement d'une première ouverture coïncidant avec l'ouverture de remplissage et de refoulement du piston doseur, d'une deuxième ouverture située axialement en regard de cette première ouverture, et d'une troisième ouverture décalée axialement par rapport aux deux premières et communiquant avec les moyens d'alimentation en produit pâteux, - dans ce cylindre de distribution, un tiroir distributeur comportant un conduit latéral de mise en communication entre deux points décalés axialement l'un par rapport à l'autre, et un conduit axial de mise en communication entre deux points situés axialement en regard, ce tiroir distributeur étant mobile axialement entre, successivement: (a) une position de remplissage o le conduit latéral-met en communication lesdites première et troisième ouvertures et occulte ladite deuxième ouverture du cylindre de distribution de manière à permettre le remplissage de la chambre de dosage par les moyens d'alimentation; (b) une position d'isolement o, après que le piston doseur ait atteint sa position relevée, les trois ouvertures du cylindre de distribution sont occultées; (c) une position de refoulement o, pendant que le piston doseur est abaissé vers sa position de référence, la troisième ouverture restant occultée, le conduit axial met en communication lesdites première et deuxième ouverture de manière à refouler la dose de produit pâteux dans un recipient préalabiemen.t place en regard de la deuxième curerture; et (f) à nouveau la position de remplissage precitee, et - des moyens d'actionnement sélectif du piston doseur et du t-ircir distributeur. Très avantageusement, à la position (c) et après refculement, le piston doseur est relevé à une position -ntermeéd-a-re au-dessus de sa position de référence, de manière à entraîner à distance du récipient la masse de !0 produit pâteux adhérente restant attachée au piston après refoulement. Dans ce dernier cas, entre les positions (c) et (f) -écitées, De cviindre distributeur passe de préférence ar: 'd) une autre posit in d'isolement, permettant d'élcigner le rêcipient rempli, ainsi isolé de la masse de roduit Pâteux adhérente restant attachée au piston après refculement. De 'a même façor., avant la position {f) précitée, le -ynacre d-str- uteur passe de préférence par (e) une 22 autre ositicn de refculement o le piston doseur est déplacé de sa position intermédiaire vers sa position de référence de manière à refouler dans le conduit axial la masse de produit pâteux adhérente restant attachée au istcn, 'es dimensicns de ce conduit axial étant choisies sufisantes pour que cette -masse adhérente refoulée ne déeorde pas du conduit axial par la seconde ouverture du cylindre de distribution. Selon une autre caractéristique avantageuse, la première ouverture du cylindre de distribution et le conduit axial du tiroir distributeur sont sensiblement de même section que le piston doseur de sorte que, en position de refoulement, le piston doseur Puisse être abaissé au-delà de sa position de référence, de manière à pénétrer dans le conduit axial du tiroir distributeur. Dans ce dernier cas, la deuxième ouverture du cylindre de distribution est, aussi, sensiblement de même section que le piston doseur de sorte que, en position de refoulement, le piston doseur pénètre totalement dans le conduit axial du 26416 8 tiroir distributeur et émerge du cylindre de distribution par cette deuxième ouverture. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-dessous d'un mode de réalisation détaillé et des différentes étapes de son fonctionnement, en référence aux dessins annexés sur lesquels: - les figures 1 à 5 montrent le dispositif de dosage de la présente invention dans ses phases successives de fonctionnement. Ces figures représentent toutes les mêmes éléments de dispositif, mais dans des positions différentes; les mêmes références numériques sont toujours utilisées pour désigner des éléments identiques. La figure 1 illustre l'ensemble des éléments du dispositif de dosage selon l'invention, dans la configuration que celui-ci occupe en début de cycle, c'est-à-dire avant remplissage de la chambre de dosage. Ce dispositif comprend tout d'abord un système d'alimentation en produit pâteux, avec une enceinte 1 formant volume tampon pour le produit pâteux 2 délivré depuis une cuve de stockage via une conduite d'alimentation 3. Le produit pâteux est forcé dans l'enceinte tampon 1 par mise sous pression, par exemple au moyen d'une pompe 4 insérée dans la conduite d'alimentation 3 (ou, en variante ou en complément, par mise sous pression du volume résiduel au sommet de la cuve de stockage). Le produit pâteux est dosé au moyen d'une chambre de dosage 5 dans laquelle coulisse un piston doseur 6 pourvu si nécessaire d'un segment d'étanchéité 7. Le mouvement du piston doseur est réalisé par exemple par un vérin 8 auquel il est relié par la tige 9, de manière à permettre une course du piston doseur entre une position de référence (la position illustrée figure 1) o le piston doseur est abaissé jusqu'au fond de la chambre de dosage, sans volume mort, et une position relevée (illustrée sur la figure 2) définissant le volume de la dose de produit pâteux à délivrer. La chambre de dosage 5 est en forme de cylindre sans fond d'axe vertical. Cn notera que la disposition verticale de la chambre de dosage est généralement celle qui est la plus satisfaisante compte tenu de la tendance du produit pâteux à s'écouler par gravité; cette disposition, bien que préférentielle, n'est cependant pas indispensable à la mise en oeuvre du dispositif de l'invention, et bien que l'on utilisera des termes tels que "position relevée", "abaissement du piston",... ces termes ne doivent pas être considérés comme exclusifs de toute autre disposition possible des différents éléments. Perpendiculairement à la chambre de dosage 5 est prévu un cylindre de distribution 10 (qui est donc horizontal dans la configuraticn préférentielle) dans lequel coulisse axiaement un tiroir distributeur Il sous l'action par exem-ne d'un vérin 12 auquel il est relié par la tige 13. Xe cy-indre de distribution 10 est pourvu de trois ouvertures latérales. La première de ces ouvertures, l'ouverture 15 en partie supérieure, est confondue avec le fond de la chambre de dosage 5; cette première ouverture 15 a même section que le chambre de dosage 5, de sorte que le piston doseur 6, lorsqu'il est à sa position de référence (la position illustrée figure 1), pénètre, au-delà du fond de la chambre de dosage 5, à l'intérieur de cette ouverture 15 et vient en contact avec le tiroir distributeur 11, ne laissant ainsi subsister aucun volume mort à cet endroit. La seconde ouverture 16 du cylindre de distribution est formée en partie inférieure, juste en vis-à-vis de la première ouverture 15 et avec les mêmes dimensions que celle-ci. Enfin, le cylindre de distribution 10 comporte une troisième ouverture 14 décalée axialement par rapport aux deux premières ouvertures 15 et 16, et communiquant directement avec l'enceinte tampon 1 d'alimentation en produit pâteux. Sur le dessin, on a représenté cette ouverture 14 en partie supérieure du cylindre de distribution 10, mais cette disposition n'est pas indispensable, la gravité ne jouant aucun rôle en ce qui concerne l'alimentation en produit pâteux puisque celui-ci est délivré sous pression par les moyens appropriés indiqués plus haut. Le tiroir distributeur 11, quant à lui, est formé de trois parties successives. La première de ces parties comporte une cavité allongée borgne formant conduit latéral 17 permettant, dans la configuration illustrée figure 1, de mettre en communication les ouvertures 14 et 15, et donc l'enceinte tampon 1 du système d'alimentation avec la chambre de dosage 5. La seconde partie 18 du cylindre de distribution, adjacente à la précédente, est une partie pleine formant élément d'isolement. Enfin, la troisième partie, adjacente à la partie d'isolement 18, comporte une ouverture traversant le cylindre de distribution de part en part formant conduit axial 19 (alors que le conduit latéral 17 est un conduit borgne) ayant même section que la chambre de dosage et les ouvertures 15 et 16 de manière à permettre au piston doseur 6 de traverser l'ensemble de ces éléments lorsque le conduit axial 19 sera placé au droit de la chambre de dosage (ce qui correspond à la configuration de la figure 3, qui sera explicitée plus loin). Enfin, au-dessous de ce dispositif de dosage, un récipient 20 tel qu'une barquette, une boite,... peut être amené juste au-dessous de l'ouverture 16 grâce à un convoyeur 21 permettant de placer cette boite pour la remplir et de l'évacuer une fois celle-ci remplie. On va maintenant décrire le fonctionnement de ce dispositif de dosage. Dans la position de départ, illustrée figure 1, le piston doseur 6 est abaissé à sa position de référence o il est en contact avec la face supérieure du tiroir distributeur 11, sans laisser subsister de volume mort ni au fond la chambre de dosage 5 ni à l'endroit de l'ouverture 15 du cylindre de distribution 10. Le tirodir distributeur 11 est placé à sa position gauche extrême (telle que représentée sur la figure), de telle sorte cue le conduit latéral 17 mette en communication l'encein.e tampcn i avec la chambre de dosage 5, l'ouverture inférieure 6 restant occultée du fait que le conduit latéral:7, borgne, ne traverse pas le tiroir distributeur On peut alors (flèche I de la figure 2) pomper le produit pâteux de manière à remplir la chambre de dosage 5, jusqu'à ce que le piston atteigne (flèche II) sa position supérieure extrême; la dose de produit pâteux à délivrer est alors définie par le volume de la chambre de dosage 5 (augmenté de celui de l'ouverture 15, l'épaisseur du cylindre de distribution I'O n'étant jamais nulle). Le remcpl ssace de la chambre de dosage 5 peut être realise soit 'ar l'act:on de la pompe 4 (pression positive), sc:t par souilèvement actif du piston doseur 6 par le vérin 8 (rressizn negative), soit par une combinaison de ces deux acticns. On peut alors amener (flèche III) le récipient 20 à remplir au-dessous de l'ouverture 16, toujours occultée. On procède ensuite à l'isolement de la dose en déplaçant vers la droite le tiroir distributeur il (flèche IV de la fiaure 3) de manière que sa partie pleine 18 vienne en regard de l'ouverture 15; le conduit latéral 17 étant ainsi isclé, on. nterromt le débit de produit pâteux depuis l'enceinte tampon 2. Le tiroir distributeur 11 subit ensuite un déplacement supplémentaire vers la droite (flèche V) pour arriver à sa position extrême (la position illustrée sur la figure 3), o le conduit axial 19 va se trouver au droit des deux 3C ouvertures 15 et 16; qui sont ainsi mises en communication. On peut alors abaisser (flèche VI) le piston doseur 6 de manière à refouler la dose de produit pâteux initialement contenue dans la chambre de dosage jusque dans le récipient qui a été placé au-dessous de l'ouverture 16 au cours de l'étape précédente. Très avantageusement, l'abaissement du cylindre est réalisé jusqu'à une position qui lui permet, apres avoir traversé l'ouverture 15, le conduit axial 19 et l'ouverture 16, d'affleurer cette ouverture ou d'en émerger légèrement, ce qui permet de ne laisser subsister aucune quantité de produit pâteux dans des volumes morts des divers éléments du dispositif. On remonte ensuite le piston doseur 6 (flèche VII de la figure 4) légèrement au-dessus de sa position de référence, de manière à laisser subsister entre le tiroir distributeur 11 et le piston doseur 6 un intervalle 22 o sera entièrement entraînée et isolée la masse de produit pâteux adhérente restant attachée au piston après refoulement. On déplace alors le tiroir distributeur 11 vers la gauche (flèche VIII) de manière que sa région pleine 18 vienne en regard des ouvertures 15 et 16 (position illustrée figure 4). De la sorte, après avoir entraîné la masse adhérente avec ses fibres éventuelles de produit qui restent accrochées au piston doseur, on isole la chambre de dosage et le récipient rempli, de sorte que l'on pourra évacuer ce dernier (flèche IX) sans risque de souillure de ses zones de fermeture. L'étape suivante consiste à abaisser le piston doseur 6 jusqu'à sa position de référence (flèche XI de la figure 5). Ceci a pour effet de refouler la masse adhérente subsistante dans le conduit axial '19; bien entendu, les dimensions du tiroir distributeur 11 sont choisies de manière que, compte tenu de la consistance du produit pâteux, cette masse subsistante ne déborde pas par l'ouverture 16. Le tiroir est ensuite déplacé vers la gauche (flèche XII), ce qui lui permet de revenir à la position initiale (celle de la figure 1); la masse de produit pâteux subsistante dans le conduit axial 19 reste isolée dans ce conduit axial et sera entièrement expulsée à la prochaine phase de refoulement, en même temps que la dose contenue dans la chambre de dosage 5. REVENDICATIONS i. Un dispositif de dosage volumétrique de produits &tteux, notamment pour emuisions de viande ou d'autres S roteines, caractérisé en ce ou'il comprend: - une chambre de dosage (5) pourvue à l'une de ses extrémités d'une cuverture commune (15) de remplissage et de refoulement, - dans cette chambre de dosage, un piston doseur (6) mobile axialement d'une position de référence, ne laissant pas subsister de volume résiduel à l'intérieur de la chambre de dosage, à une position relevée définissant le volume de -- sae, - des mzyens (i-4) d'a'limentation en produit pâteux sous r5 ressicn, n- ucylindre de distribution (10), orienté transversalement par rapport à la chambre de dosage et pourvu latéralement d'une première ouverture (15) coïncidant avec i 'ouverture de remplissage et de refoulement du piston doseur, d'une deuxième ouverture (16) située axialement en regard de cette première ouverture, et d'une troisième ouverture (14) décalée axialement par rapport aux deux premieres et comm.-uniquant avec les moyens d'alimentation en -rc-i_ pâteux, - dans ce cylindre de distribution, un tiroir distributeur (1) comportant un conduit latéral (17) de mise en communicaticn entre deux points décalés axialement l'un par rapport à l'autre, et un conduit axial (19) de mise en communication entre deux points situés axialement en regard, ce tiroir distributeur étant mobile axialement entre, successivement: (a) une position de remplissage o le conduit latéral (17) met en communication lesdites première et troisième ouvertures (14,15) et occulte ladite r deuxième ouverture (16) du cylindre de distribution de manière à permettre le remplissage de la cha 10 lOmbre de dosage par les moyens d'alimentation, (b) une position d'isolement o, après que le piston doseur ait atteint sa position relevée, les trois ouvertures (14, 15,16) du cylindre de distribution sont cccultées, (c) une position de refoulement o, pendant que le piston doseur est abaissé vers sa position de référence, la troisième ouverture (14) restant occultée, le conduit axial (19) met en communication lesdites première et deuxième ouverture (15,16) de manière à refouler la dose de produit pâteux dans un récipient (20) préalablement placé en regard de la deuxième ouverture, et (f) à nouveau la position de remplissage précitée, - des moyens (8,9; 12,13) d'actionnement sélectif au piston doseur et du tiroir distributeur. 2. Le dispositif de la revendication 1 dans lequel, à la position (c) et après refoulement, le piston doseur est relevé à une position intermédiaire au-dessus de sa position de référence, de manière à entraîner à distance du récipient la masse de produit pâteux adhérente restant attachée au piston après refoulement. 3. Le dispositif de la revendication 2 dans lequel, entre es positions (c) et (f) précitées, le cylindre distributeur passe par: (d) une autre position d'isolement, permettant d'éloi- gner le récipient rempli, ainsi isolé de la masse de produit pâteux adhérente restant attachée au piston après refoulement. 4. Le dispositif de l'une des revendications 2 ou 3 dans lequel, avant la position (f) précitée, le cylindre distributeur passe par: (e) une autre position de refoulement o le piston doseur est déplacé de sa position intermédiaire vers sa position de référence de manière à refouler dans le conduit axial (19) la masse de produit pâteux adhérente restant attachée au piston, les :2 dimensi.ons de ce conduit axial étant choisies suffisantes pour que cette masse adhérente refoulée ne deorde pas du conduit axial par la seconde ouverture (16) du cylindre de distribution. 5. Le dispositif de l'une des revendications 1 à 4 dans lequel la première ouverture (15) du cylindre de distribution et le conduit axial (19) du tiroir distributeur sont sensiblement de même section que le piston doseur (6) de sorte que, en position de refoulement, le piston doseur puisse être abaissé au-delà de sa position de référence, de man ere à pénétrer dans le conduit axial du tiroir distriuteur. 5. le discsitif de la revendication 5 dans lequel la ceuxiee.ouverture (16) du cylindre de distribution est, aussi, sensiblement de même section que le piston doseur (6) de scrte que, en position de refoulement, le piston doseur pénètre totalement dans le conduit axial du tiroir 2C distributeur et emerge du cylindre de distribution par cette deuxieme ouverture (16).