Brevet FR2684725A1 — publié le 19930611

DISPOSITIF ET MACHINE POUR DOSER ET DISTRIBUER UNE MATIERE FLUIDE La présente invention concerne un dispositif et une machine servant à doser et distribuer une matière fluide, par exemple pâteuse. Comme domaine d'application possible, mais non limitatif, on peut citer l'industrie alimentaire et plus particulièrement l'industrie de la biscuiterie, par exemple pour fourrer des produits tels que des cakes, des brioches ou des feuilletages d'une matière alimentaire fluide par exemple de confiture, de chocolat ou de crème. On connait déjà des dispositifs de dosage et de distribution de matière fluide dans lesquels l'arrivée de la matière est réalisée par aspiration, sous l'effet du recul d'un piston dans une chambre de dosage. Un dispositif de ce genre est décrit par exemple dans FR-A-2 591 284. Ce principe est délicat à mettre en oeuvre avec certains produits, notamment si celui-ci n'est pas parfaitement homogène ou onctueux. I1 se crée alors en effet dans la matière des vides en cours d'aspiration, ce qui conduit à un dosage imprécis. C'est le cas en particulier de la confiture froide. Pour obtenir un dosage acceptable il est alors nécessaire de réchauffer la confiture avant de l'amener au dispositif. Ceci nécessite par conséquent la mise en oeuvre d'une installation de réchauffage qui complique la machine et en accroît très sensiblement le coût. A cet égard il est important de rappeler que dans l'industrie alimentaire, les doses distribuées doivent être très précises, pour correspondre aux indications portées sur le conditionnement du produit. A - défaut ces indications peuvent être considérées comme frauduleuses. Les dispositifs connus possèdent généralement des organes de dosage volumétrique qui sont constitués par des boisseaux rotatifs. Or, il apparaît avec certaines matières ayant un effet abrasif, par exemple les crèmes de cacao, une détérioration rapide des surfaces rotatives en contact avec la matière. Ceci entraîne des blocages du dispositif et est donc source de pannes et d'usure prématurées. Un autre inconvénient aussi des dispositifs connus est que les pièces se trouvant en contact avec la matière sont très peu accessibles et difficiles à retirer sans un démontage fastidieux du dispositif. I1 se pose donc des problèmes d'hygiène si on a affaire à un produit alimentaire réclamant un nettoyage fréquent. Ainsi, il est souvent nécessaire de nettoyer de manière très poussée certaines pièces qui ont été en contact avec la matière, en particulier à la fin de chaque cycle de production pour éviter un développement de germes susceptibles de polluer la matière dans la production à venir. L'invention vise donc à résoudre ces différents problèmes en proposant un dispositif et une machine du genre évoqué qui permettent de doser et de distribuer convenablement et avec une grande précision des matières diverses, celles-ci n'étant pas obligatoirement parfaitement homogènes ni onctueuses, et pouvant être relativement abrasives, sans que ceci ne conduise à des usures ou des pannes prématurées. Un autre objectif de l'invention est de proposer un matériel dans lequel il est très facile d'enlever les principaux organes mécaniques se trouvant en contact avec la matière, en vue de leur nettoyage ou de leur remplacement. Ces différents résultats sont atteints dans le dispositif de l'invention grâce au fait que ce dispositif comporte des moyens pour amener la matière sous pression dans une chambre de dosage, celle-ci consistant en une chemise dans laquelle peut coulisser un premier piston, dit piston refouleur, qui est déplacé dans le sens du recul sous l'effet de la pression de matière remplissant la chambre sur une course déterminée, et qu'il comporte un second piston, dit piston de commande, apte à venir s'appliquer contre le piston refouleur pour le déplacer dans le sens inverse - ou sens d'avance - afin de refouler hors de la chambre la dose de matière qui l'occupe et de la distribuer. Dans un mode de réalisation préférentiel de ce dispositif, d'une part ladite chemise débouche du côté du piston de commande de manière à laisser libre passage au piston refouleur et, d'autre part, le piston de commande est susceptible d'être écarté du piston refouleur sur une course suffisante pour autoriser l'enlèvement de ce dernier, notamment en vue de son nettoyage ou de son remplacement. La machine selon l'invention comporte une série de dispositifs identiques à celui qui vient d'être décrit, ces dispositifs étant disposés côte-à-côte, et l'ensemble des pistons de commande ainsi que l'ensemble des pistons refouleurs sont montés dans des blocs-supports susceptibles d'être écartés l'un de l'autre. Dans une forme de réalisation particulière et préférentielle, le déplacement mutuel de ces blocs-supports est réalisé au moyen d'une série de vis qui sont guidées en rotation dans l'un des blocs et sont en prise avec des écrous solidaires de l'autre bloc, l'ensemble des vis étant entraîné conjointement par un organe de commande commun, par exemple par un moto-réducteur électrique. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques additionnelles, non limitatives - le volume utile de chaque chambre de dosage est règlable individuellement, par ajustage d'une butée de fin de course des pistons de commande dans le sens du recul - les pistons de commande sont actionnés pneumatiquement ; - chacune des chambres de dosage est alimentée en matière fluide sous pression à partir d'une rampe commune, via une valve antiretour individuelle - le refoulement de la matière hors de chaque chambre est réalisé à travers un orifice de distribution dont l'ouverture est contrôlée par une tige pointeau. Dans un mode de réalisation de la machine, servant à injecter un fourrage dans des produits alimentaires, chaque chambre communique par des canaux à une ou à plusieurs aiguilles d'injection qui sont solidaires du bloc-support portant les pistons refouleurs. Dans ce cas, les aiguilles d'injection surplombent un convoyeur transportant les produits alimentaires qui doivent recevoir le fourrage, et avantageusement les deux blocs-supports sont déplacés conjointement vers ce convoyeur en vue de l'injection du fourrage dans les produits. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés, qui en représentent un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins - la figure 1 représente un dispositif coupé par un plan vertical et transversal par rapport à la machine - la figure 2 est une vue de face, à plus petite échelle, de la machine - la figure 3 est une vue simplifiée, à plus petite échelle, correspondant à la figure 1 et destinée à illustrer la possibilité d'enlèvement du piston refouleur en vue de son nettoyage. La machine représentée sur les dessins est une machine destinée à injecter dans des gâteaux défilant sous la machine une dose précise de confiture. La machine comporte deux blocs-supports de forme générale parallélépipèdique rectangle allongée, en alliage d'aluminium, disposés parallèlement l'un au-dessus de l'autre. Le bloc-support supérieur est désigné par la référence 1, le bloc-support inférieur par la référence 3. Dans le bloc supérieur sont montés une série de pistons identiques 2 qui sont placés côte-à-côte, à intervalles réguliers. Chaque piston peut coulisser verticalement dans un cylindre 10. A la partie haute du cylindre est percé un canal 25 branché sur une canalisation 26 amenant de l'air comprimé à partir d'une source AC, via une vanne distributrice à simple effet 200. Le piston 2, qui sera appelé dans la suite piston de commande, porte un joint d'étanchéité annulaire 23 monté dans une gorge. Dans le fond du cylindre, et dans l'axe du piston 2, est montée une butée réglable 24 consistant en une vis munie d'un contre-écrou. L'ajustage de cette butée permet de limiter la course de recul (déplacement vers le haut) du piston 2, celui-ci venant en appui contre la butée. L'introduction d'air comprimé dans le cylindre 10 au moyen de la vanne 200 provoque l'avance du piston 2 (mouvement de descente). La mise à pression atmosphérique, toujours par la vanne 200, du conduit 26 autorise l'échappement de l'air contenu dans le cylindre et corrélativement ne contrarie pas la remontée du piston 2. Le piston de commande 2 possède une tête 21 de forme tronconique, qui est susceptible de faire saillie vers le bas, hors du cylindre 10, lorsque le piston 2 se trouve dans sa position basse. La face horizontale 22 de ce tronc de cône, disposée horizontalement, surplombe la tige 52 d'un autre piston 5 coaxial au piston 2. Le piston 5, ou piston refouleur, peut coulisser en direction verticale dans une chemise 4 logée dans le bloc-support inférieur 3. Chaque chemise 4 possède une embase 41 par laquelle elle est fixée au bloc 3, par exemple au moyen de vis dont seuls les axes ont été représentés et référencés 42 à la figure 1. Le piston 5 possède une tête cylindrique 50 conformée pour épouser étroitement, avec une bonne étanchéité, la paroi intérieure 40 de la chemise. Cette tête est garnie d'un joint d'étanchéité annulaire 51. Dans le fond de la chemise 4 se trouve une ouverture 43 à partie conique pouvant être obturée par une bille 44. L'orifice 43 communique, par l'intermédiaire d'un canal approprié 30 creusé dans le bloc 3 et par l'intermédiaire d'un conduit d'amenée 70, à une rampe distributrice 7. La rampe 7, qui est commune pour ltensemble des dispositifs équipant la machine, est approvisionnée en matière sous pression, en lloccurence en confiture, à partir d'un magasin de confiture non représenté, via une pompe P. A titre indicatif, la pression de la confiture alimentant la machine est de l'ordre de 40 à 50 bars. La bille 44 est en appui sur un siège conique, constituant ainsi un clapet anti-retour qui autorise l'admission de la confiture dans la chemise par l'ouverture 43, mais qui empêche sa sortie par cette même ouverture. L'ouverture de sortie 45 est contrôlée par une tige pointeau 61, dont l'extrémité conique peut obturer l'ouverture 45. La tige 61 est solidaire d'un piston 60 monté dans un cylindre à double effet 6 qui est branché à la source AC par l'intermédiaire d'un distributeur 600. Selon que celui-ci commande l'arrivée d'air comprimé vers l'un ou l'autre des deux côtés du piston 60, il commande l'obturation ou l'ouverture de l'orifice de sortie de chemise 45.Cet orifice communique, par des canaux appropriés 310 et 311 percés dans le bloc 3 à une série d'aiguilles d'injection creuses 31, par exemple au nombre de trois, fixées à la partie inférieure du bloc 3 et disposées verticalement. Comme on le voit à la figure 2, la machine comporte une série de vis 81, par exemple au nombre de trois, qui sont guidées en rotation dans le bloc-support 1. Toutes les vis 81 sont reliées cinématiquement par un système de pignons 84 et de chaînes 85, système qui est entraîné par un moto-réducteur électrique 8, via un engrenage 80, 83. Le moto-réducteur électrique 8 est fixé au bloc-support 1. Tous les pignons 84 ont rigoureusement le même diamètre, de sorte que l'ensemble des vis tournent dans le même sens et à la même vitesse. Chaque vis est en prise avec un écrou 82 fixé au bloc-support inférieur 3. On comprend donc que la mise en route du moto-réducteur 8 dans un sens va provoquer l'écartement mutuel des blocs 1 et 3 ; sa mise en route dans l'autre sens va provoquer leur rapprochement. Des capteurs appropriés, non représentés, sont prévus qui limitent automatiquement les déplacements relatifs des deux blocs, à la fois dans le sens de leur écartement et dans le sens de leur rapprochement. Le bloc inférieur 3 est lui-même monté sur un bâti non représenté et est guidé sur celui-ci pour pouvoir se déplacer en direction verticale, conjointement avec le bloc 1 qu'il supporte (par l'intermédiaire des vis 81). Des moyens appropriés, bien connus en soi et non représentés, sont prévus, par exemple du type bielle manivelle, pour déplacer l'ensemble 1-3 dans un mouvement de va-et-vient vertical. Ce mouvement est symbolisé par la double flèche F à la figure 2. Les deux blocs 1 et 3 surplombent un convoyeur horizontal 9, schématiquement représentés par un plan à la figure 2. I1 s'agit par exemple d'une série de chaînes portant des taquets et entraînant pas-à-pas des plateaux alvéolés 90 dans lesquels sont disposés les gâteaux 91 à fourrer. La disposition et les dimensions des aiguilles 31 sont bien entendu déterminées de telle façon que chaque ensemble de trois aiguilles 31 se trouve à chaque pas à l'aplomb d'un gâteau à fourrer. La descente par bielle manivelle des deux blocs 1-3 provoque alors l'introduction des aiguilles dans les gâteaux en vue du fourrage. C'est à ce moment que se fait la distribution de la dose de confiture. Celle-ci est injectée dans le gâteau. Nous allons maintenant expliquer de quelle manière s opère le dosage et la distribution de la confiture qui est amenée aux aiguilles injectrices, en nous référant plus particulièrement à la figure 1. Lorsque le bloc 1 est dans sa position la plus basse, et que le piston 5 est en appui contre le fond de la chemise 40, le piston 2 se trouve également dans sa position la plus basse, en appui par sa face 22 contre l'extrémité de la tige de piston 52. La vanne distributrice 600 est actionnée de telle manière que la tige pointeau 61 obture l'ouverture 45. Les différentes étapes du dosage et de la distribution sont pilotées séquentiellement par un automate programmable. Le distributeur pneumatique 200 est tout d'abord dans une position telle que le cylindre 10 communique avec la pression atmosphérique. La confiture sous pression se trouvant dans la rampe 7 ne rencontre aucun obstacle pour soulever la bille 44 et pour pénétrer sous le piston 5. Elle va donc occuper progressivement la chambre à volume variable délimitée par la paroi 40 de tia chemise et la face inférieure de la tête de piston 50, forçant le piston 5 à remonter. Le piston remonte en faisant à son tour remonter le piston 2, l'air contenu dans le cylindre 10 au-dessus du piston étant chassé par le conduit 26. Cette course de recul des deux pistons se fait jusqu'à ce que le piston 2 vienne en appui contre la butée 24. I1 y a alors à ce moment un volume bien précis de produit dans la chambre de dosage, sous le piston 5. Ce volume peut être modifié soit globalement pour l'ensemble des dispositifs, en écartant plus ou moins les deux blocs 1-3 l'un de l'autre, soit individuellement (pour chaque dispositif) par ajustement de la butée 24. L'automate programmable pilote ensuite la vanne 600 pour provoquer le recul de la tige pointeau 61, libérant l'ouverture 45 ; il pilote aussi la vanne 200 pour amener de l'air comprimé dans le cylindre 10. Le piston 2 pousse alors vers le bas le piston 5, engendrant au sein de la confiture contenue dans la chambre de dosage une pression qui est supérieure à la pression de confiture règnant dans la rampe 7. La bille 44 joue alors son rôle d'anti-retour et empêche le passage de la confiture dans l'orifice 43. Celle-ci s'échappe par conséquent hors de la chemise 4 par l'ouverture de sortie 45 (qui a été dégagée) et arrive par les canaux 310, 311 aux aiguilles d'injection 31. Dans le même temps, le mécanisme de montée et descente des deux blocs 1-3 a fait que ceux-ci se trouvent en position basse, les aiguilles ayant pénétré dans les gâteaux 91.Après injection, les blocs 1-3 remontent et l'opération qui vient d'être décrite est réitérée. I1 est très facile de nettoyer les organes doseurs qui ont été en contact avec la confiture, à savoir les pistons 5 et les chemises 4. A cet égard, il convient de remarquer que les alésages 40 des chemises débouchent librement vers le haut, autorisant le passage et l'enlèvement des pistons 5. Pour retirer les pistons, il suffit, par mise en route du moto-réducteur 8, de provoquer le relèvement du bloc 1 par rapport au bloc 3. Comme cela est illustré à la figure 3, cette course de relèvement est suffisante pour ménager entre le piston de commande 2 et la chemise 4 un espace D supérieur à la longueur d du piston 5. L'enlèvement des pistons 5 peut donc être effectué très simplement en tirant sur leur tige comme cela est symbolisé par la flèche G à la figure 3. Le piston après enlèvement est représenté en traits mixtes. Après enlèvement, il est aisé de nettoyer complètement chaque piston, et d'éliminer toute trace de matière, même collante (comme le chocolat notamment), par exemple à l'aide d'un chiffon et d'un produit de rinçage désinfectant. Le joint 51, qui généralement constitue un piège à germes peut être enlevé, nettoyé et remis en place. Au besoin il peut être changé. De la même manière, les parois 40 des chemises 4 sont parfaitement accessibles pour le nettoyage. Les différents conduits et canaux d'alimentation en matière fluide peuvent être nettoyés en y faisant circuler un liquide de rinçage. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour doser et distribuer une matière fluide, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour amener la matière sous pression dans une chambre de dosage, celle-ci consistant en une chemise (4) dans laquelle peut coulisser un premier piston (5), dit piston refouleur, qui est déplacé dans le sens du recul sous l'effet de la pression de matière remplissant la chambre, sur une course déterminée, et qu'il comporte un second piston (2), dit piston de commande, apte à venir s'appliquer contre le piston refouleur (5) pour le déplacer dans le sens inverse - ou sens d'avance - afin de refouler hors de la chambre la dose de matière qui l'occupe et de la distribuer. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, d'une part, la chemise (4) débouche du côté du piston de commande (2) de manière à laisser libre passage au piston refouleur (5) et, d'autre part, le piston de commande est susceptible d'être écarté du piston refouleur sur une course (D) suffisante pour autoriser l'enlèvement de ce dernier, notamment en vue de son nettoyage ou de son remplacement. 3. Machine pour doser et distribuer une matière fluide, qui comporte une série de dispositifs identiques conformes à la revendication 1 ou 2 disposés côte-à-côte, caractérisée par le fait que l'ensemble des pistons de commande (2) et l'ensemble des pistons refouleurs (5) sont montés dans des blocs-supports (1, 3) susceptibles d'être écartés l'un de l'autre. 4. Machine selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le déplacement mutuel desdits blocs-supports (1, 3) est réalisé au moyen d'une série de vis (81) qui sont guidées en rotation dans l'un (1) des blocs et sont en prise avec des écrous (82) solidaires de l'autre bloc (3), l'ensemble des vis étant entraînées conjointement par un organe de commande commun, par exemple un moto-réducteur électrique. 5. Machine selon l'un des revendications 3 ou 4, caractérisée par le fait que le volume utile de chaque chambre de dosage est réglable individuellement, par ajustage d'une butée (24) de fin de course des pistons de commande (2) dans le sens du recul. 6. Machine selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée par le fait que les pistons de commande (2) sont actionnés pneumatiquement. 7. Machine selqn l'une des revendications 3 à 6, caractérisée par le fait que chacune des chambres de dosage est alimentée en matière fluide sous pression à partir d'une rampe commune (7), via une valve anti retour individuelle (43, 44). 8. Machine selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée par le fait que le refoulement de la matière hors de chaque chambre est réalisé à travers un orifice de distribution (45) dont l'ouverture est contrôlée par une tige pointeau (61). 9. Machine selon l'une des revendications 3 à 8, qui sert à injecter un fourrage dans des produits alimentaires, caractérisée par le fait que chaque chambre communique par des canaux (310, 311) à une ou plusieurs aiguilles d'injection (31) solidaires du bloc-support (3) portant les pistons refouleurs (5). 10. Machine selon la revendication 9, caractérisée par le fait que les aiguilles d'injection (31) surplombent un convoyeur (9) transportant les produits alimentaires (91) et que les deux blocs-supports (1, 3) sont déplacés conjointement vers ce convoyeur (9) en vue de l'injection du fourrage dans les produits.