Brevet FR2677007A1 — publié le 19921204

Bec de soutirage, machine de soutirage équipée de ce bec et procédé de mise en oeuvre de ce bec. La présente invention concerne, d'une façon générale, des perfectionnements apportés aux becs de soutirage ainsi qu'aux machines de soutirage ou soutirefuses, aptes à soutirer gravitairement et de façon commandée, un liquide sensiblement plat dans une cuve et à le faire couler dans un récipient tel qu'une bouteille ou analogue, ledit bec de soutirage comportant un conduit de soutirage pour l'écoulement du liquide muni d'au moins un premier orifice de distribution du liquide obturable par un premier obturateur et un conduit d'équilibrage pour la circulation de l'air refoulé muni d'au moins un deuxième orifice obturable par un deuxième obturateur. Il est tout d'abord précisé que l'invention se place dans le cadre du soutirage de liquides, notamment alimentaires, qui sont sensiblement plats, c'est-à-dire de liquides plats ou perlés (taux de C02 inférieur à 0,5 gr/l). Dans les becs de soutirage connus du type précité, la fin du remplissage d'un récipient et la mise à un niveau prédéterminé du liquide dans le récipient s'accompagnent d'une remontée de liquide dans le conduit d'équilibrage qui est destiné au passage de l'air refoulé hors du récipient. Lors du remplissage du récipient suivant, la présence du liquide remonté dans le conduit d'équilibrage gène ltévacuation de l'air hors du récipient et oppose donc une résistance à l'écoulement convenable du liquide dans le récipient. Pour assurer malgré tout un écoulement convenable du liquide de la cuve vers le récipient, il faut en permanence garder dans la cuve un matelas liquide important, c'est-à-dire un niveau minimum de liquide, ce qui n est ni pratique ni économique. En outre, au cours du remplissage du récipient, tout ou partie du liquide remonté dans le conduit d'équilibrage est entraîné, par l'air refluant, jusque dans la cuve. Il en résulte que, si un récipient est contaminé (en raison d'un mauvais nettoyage par exemple), le liquide remonté dans le conduit d'équilibrage risque d'avoir été lui-même contaminé après avoir été en contact avec le récipient et que, après reflux de ce liquide jusque dans la cuve, c'est tout le contenu de la cuve qui risque d'être contaminé à son tour. L'invention a essentiellement pour but de proposer un agencement perfectionné de bec de soutirage et de machine de soutirage qui écarte les inconvénients précités et qui soit tel que, d'une part, le liquide puisse s'écouler aisément hors de la cuve même lorsque le niveau de remplissage de celle-ci est faible et que, d'autre part, une remontée de liquide contaminé en fin d'opération de remplissage et de mise à niveau ne puisse plus avoir pour conséquence une contamination du contenu de la cuve. A ces fins, l'invention propose un bec de soutirage pour soutirer gravitairement et de façon commandée, un liquide sensiblement plat dans une cuve et le faire couler dans un récipient tel qu'une bouteille ou analogue, ledit bec de soutirage comportant un conduit de soutirage pour l'écoulement du liquide muni d'au moins un premier orifice de distribution du liquide obturable par un premier obturateur et un conduit d'équilibrage pour la circulation de l'air refoulé muni d'au moins un deuxième orifice obturable par un deuxième obturateur, bec de soutirage qui, étant agencé conformément à l'invention, se caractérise essentiellement en ce qu'il comporte - un troisième conduit destiné à être mis en communica tion avec le volume intérieur du récipient, - une soupape normalement fermée disposée dans ledit troisième conduit pour mettre celui-ci en communica tion avec l'atmosphère sous l'action de moyens de commande de soupape, et - des moyens de commande sélective des deux susdits obturateurs agencés pour actionner ceux-ci de manière que l'ouverture du deuxième obturateur précède l'ouverture du premier obturateur. Dans un mode de réalisation préféré - il est prévu un premier et un deuxième éléments tubu laires concentriques et sensiblement coaxiaux, le deuxième élément tubulaire constituant le susdit conduit d'équilibrage et les premier et deuxième éléments tubulaires définissant entre eux le susdit conduit de soutirage qui est annulaire, - les premier et deuxième orifices sont décalés axiale ment l'un par rapport à l'autre, le deuxième orifice étant situé en aval du premier orifice dans le sens d'écoulement du liquide, - les premier et deuxième obturateurs sont solidaires l'un de l'autre et comprennent un manchon coulissant axialement de façon étanche apte à obturer ou à dégager les susdits orifices, - et des moyens de séparation sont interposés entre le premier orifice et le deuxième orifice. Dans un exemple pratique de réalisation intéressant en raison de la simplicité constructive et fonctionnelle à laquelle on parvient, le manchon mobile axialement constitue l'extrémité du premier élément tubulaire qui est déplaçable axialement par rapport au deuxième élément tubulaire, des moyens de rappel élastique étant interposés entre le premier et le deuxième élément pour rappeler ledit premier élément mobile en position d'obturation des deux orifices en l'absence d'effort antagoniste. L'invention propose également une machine de soutirage, ou soutireuse, pour le remplissage gravitaire de récipients tels que des bouteilles ou analogues avec un liquide, ladite machine comportant une cuve contenant le liquide et au moins un bec de soutirage situé sous la cuve, machine de soutirage qui1 étant agencée conformément à l'invention, se caractérise essentiellement en ce que le bec de soutirage est agencé comme indiqué précédemment et en ce que le conduit d'équilibrage traverse la cuve de façon étanche et débouche en dehors de la cuve, ce grâce à quoi du liquide qui a reflué dans le conduit d'équilibrage au cours du processus de remplissage d'un récipient reste dans ce conduit d'équilibrage et est déversé dans le récipient suivant sans possibilité d'être refoulé dans la cuve. De façon pratique, les moyens de commande de la soupape sont des moyens à came aptes à coagir avec un doigt saillant extérieurement, solidaire d'un clapet obturateur rappelé élastiquement en position d'obturation en l'absence d'effort antagoniste. Dans une machine dans laquelle la commande des premier et deuxième obturateurs est obtenue par un déplacement du récipient mis en contact étanche avec le susdit premier élément tubulaire mobile, on peut faire en sorte que les moyens de commande des obturateurs comprennent des moyens de déplacement du récipient apte à l'amener d'une première position dans laquelle les premier et deuxième obturateurs sont fermés jusqu'à une deuxième position dans laquelle le premier obturateur est ouvert, le second obturateur étant maintenu fermé, puis de ladite deuxième position jusqu'à une troisième position dans laquelle le deuxième obturateur est ouvert conjointement avec le premier obturateur maintenu ouvert. Enfin, l'invention propose également un procédé de mise en oeuvre du bec de soutirage explicité plus haut, qui se caractérise essentiellement en ce qu'il comprend les étapes qui suivent - on amène l'ouverture d'un récipient à remplir en contact étanche avec le bec de soutirage, - on ouvre simultanément le deuxième orifice pour vider dans le récipient le liquide contenu dans le conduit d'équilibrage et la soupape pour permettre à l'air chassé par le liquide s'écoulant dans le récipient de s'échapper dans l'atmosphère, - on ferme la soupape, on maintient le deuxième orifice ouvert et on ouvre le premier orifice pour faire s'écouler du liquide de la cuve dans le récipient, - et, lorsque le récipient est rempli, on ferme les premier et deuxième obturateurs. Ainsi, grâce aux moyens mis en oeuvre dans le cadre de l'invention, on commence par purger le conduit d'équilibrage du liquide remonté qu'il contient avant de procéder au remplissage proprement dit du récipient avec du liquide en provenance directe de la cuve. En outre, du fait que le conduit d'équilibrage ne débouche plus dans la cuve, un éventuel entrainement de liquide contaminé dans le conduit d'équilibrage ne risque plus de provoquer une contamination du contenu de la cuve seul le contenu du récipient suivant risque d'être lui aussi contaminé.Autrement dit, on assure, grâce aux moyens de l'invention, une séparation complète entre le liquide qui n'a pas encore quitté le bec de soutirage et le liquide qui est remonté dans le conduit d'équilibrage; ce dernier liquide qui est susceptible d'être pollué, ne peut donc contaminer le liquide n'ayant pas encore quitté le bec de soutirage. Enfin, on notera que les moyens techniques mis en oeuvre dans le cadre de l'invention sont relativement simples et que le surcoût correspondant, par rapport aux agencements antérieurs, est faible. De plus, les becs de soutirage et machines déjà existants peuvent être modifiés sans difficultés selon les dispositions de l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple non limitatif. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels les figures 1 à 4 montrent, en coupe, un bec de soutirage associé à une cuve d'une machine de soutirage, le bec étant représenté respectivement dans quatre positions fonctionnelles différentes. En se référant tout d'abord à la figure 1, dans une machine de soutirage, ou soutireuse, ou remplisseuse -dont seuls les organes utiles à la compréhension de l'invention sont représentés ou schématisés fonctionnellement par des flèches-, à la paroi inférieure 3 d'une cuve 1 contenant du liquide 2 est fixé un bec de soutirage désigné dans son ensemble par la référence numérique 4. Un premier élément tubulaire 5, ou élément tubulaire externe, comprend une embase tubulaire fixe 6 fixée (boulons 7) au fond 3 de la cuve et un coulisseau tubulaire 8 engagé à glissement étanche à l'extrémité inférieure de cette embase. Un ressort hélicoïdal 9, entourant l'élément tubulaire et le coulisseau et prenant appui sur des portées appartenant respectivement à ces deux organes, repousse le coulisseau vers le bas, dans une position saillante correspondant à une première position fonctionnelle du bec de soutirage qui sera précisée plus loin. Des moyens de butée 10 sont associés à l'embase 6 et au coulisseau 8 pour limiter les courses de celui-ci. La partie inférieure Il du coulisseau est élargie et munie frontalement d'un joint d'étanchéité 12 pour pouvoir coopérer de façon étanche, par simple aboutement, avec le rebord de l'ouverture d'un récipient 13.La partie inférieure 11 du coulisseau est prolongée axialement par un manchon rigide 14, qui en est solidaire, et dont la fonction sera précisée plus loin. A l'intérieur du premier élément tubulaire 5 est disposé un deuxième élément tubulaire 15 fixe constitué par un simple tube 16 de diamètre plus faible qui, vers le haut, traverse la cuve 1 de façon étanche et débouche à l'extérieur de celle-ci, par exemple à l'air libre (non représenté). A son extrémité inférieure, le tube 16 est muni d'un embout 17 fermé axialement et équipé d'un ou plusieurs perçages radiaux 18. Extérieurement l'em- bout 17 est pourvu d'une gorge annulaire inférieure, équipée d'un joint annulaire d'étanchéité 19 et d'une collerette intermédiaire 20, qui sont situés de part et d'autre du ou des perçages radiaux 18. En outre, l'embout 17 est également pourvu d'une collerette supérieure 21 dans laquelle est ménagé au moins un passage axial. Le joint 19 et les collerettes 20 et 21 sont aptes à coopérer avec l'extrémité du manchon 14 dans des conditions qui seront expliquées plus loin. Ainsi, les premier et deuxième éléments tubulaires 5 et 15 définissent entre eux un premier conduit annulaire ou conduit de soutirage 22 qui communique avec la cuve par un ou plusieurs passages 23 et qui est destiné à l'écoulement du liquide depuis la cuve jusque dans le récipient à remplir. Le deuxième élément tubulaire 15 définit à lui seul un deuxième conduit ou conduit d'équilibrage 24 destiné à assurer, normalement, le reflux vers l'atmosphère de l'air expulsé hors du récipient lors du remplissage de celui-ci. Enfin, la partie inférieure élargie Il du coulis seau est traversée par un perçage 25 qui débouche frontalement au voisinage du passage du manchon 14 (jeu 26 entre le manchon 14 et le joint 12). A son autre extrémité, le perçage 25 est équipé d'une soupape 27 dont le clapet 28, normalement maintenu en position de fermeture par un ressort, est pourvu d'un doigt saillant 29 apte à coopérer avec une came extérieure (non représentée) pour son ouverture et l'établissement d'une communication avec l'atmosphère. En se référant successivement aux figures 1 à 4, on va maintenant expliquer le fonctionnement du bec de soutirage qui vient d'être décrit. En l'absence de tout effort antagoniste exercé sensiblement verticalement du bas vers le haut sur le coulisseau, le bec de soutirage 4 se trouve dans la position fonctionnelle de fermeture totale représentée à la figure 1. Dans cette position, le ressort 9 repousse le coulisseau vers le bas de manière telle que le manchon 14 coiffe de façon étanche le joint 19 et les collerettes 20 et 21. Le manchon 14 se comporte ainsi comme un obturateur obstruant le ou les perçages radiaux 18 communiquant avec le conduit d'équilibrage 24 et obstruant aussi l'intervalle entre les collerettes 20 et 21 qui forme un orifice annulaire de sortie 30 pour le conduit de soutirage 22. La cuve 1 contenant du liquider le conduit de soutirage 22, qui est en communication permanente avec la cuve, contient lui aussi du liquide. Quant au conduit d'équilibrage 24, il contient du liquide en raison d'une remontée intervenue en fin de remplissage du récipient précédent. La nervure intermédiaire 20 permet d'assurer une séparation totale entre le liquide contenu dans le conduit de soutirage 22 (liquide en provenance directe de la cuve et qui n'est pas contaminé) et le liquide contenu dans le conduit d'équilibrage 24 (liquide qui, remontant d'un récipient pouvant éventuellement être contaminé, peut avoir à son tour été contaminé) : on écarte ainsi, à ce niveau, toute possibilité de contamination du liquide contenu dans la cuve. Quant au conduit 25, sa sortie est fermée par la soupape 27 dont le clapet 28, non sollicité, est repoussé en appui sur son siège. A ce stade, un récipient vide 13, tel qu'une bouteille, un flacon ou analogue, est positionné sous le bec de soutirage 4 et soulevé verticalement (flèche 31) pour que le bord de son orifice soit amené en contact étanche contre le joint 12 du coulisseau (fig. 1). Le mouvement ascendant de la bouteille 13 est poursuivi, en repoussant le coulisseau 11 vers le haut (flèche 33) à l'encontre de l'effort du ressort 9, jusqu'à ce que le manchon 14 découvre le ou les perçages 18. Le mouvement ascensionnel de la bouteille est alors arrêté (fig. 2), de sorte que l'extrémité inférieure du manchon 14 coopère toujours avec la collerette intermédiaire 20 et obture toujours l'orifice de sortie 30 du conduit de soutirage 22. Simultanément, une poussée (flèche 32) est exercé sur le doigt 29 de la soupape 27 pour écarter le clapet 28 de son siège et ouvrir le conduit 25 vers l'atmosphère. Dans ces conditions, le liquide contenu dans le conduit d'équilibrage 24 s'écoule dans la bouteille 13 tandis qu'un volume d'air équivalent est expulsé (flèche 34) hors de la bouteille par le conduit 25, comme représenté à la fig. 2. Une fois le conduit 24 vidé, la poussée 32 d'ouverture de la soupape 27 est supprimé et la soupape se referme tandis que la bouteille 13 est à nouveau soulevée en repoussant le coulisseau 11 vers le haut (flèche 35), comme représenté à la fig. 3. Le manchon 14 est ainsi soulevé en dégageant l'ouverture de sortie 30 du conduit de soutirage 22 : le liquide s'écoule alors en 36, par le conduit de soutirage, dans la bouteille. On notera ici que la collerette supérieure 21 n'a qu'une fonction de guidage de l'extrémité du manchon 14 et qu'elle comporte au moins un passage pour permettre l'écoulement du liquide. Le conduit d'équilibrage ayant été préalablement vidé du liquide qu'il contenait l'air expulsé de la bouteille 13 circule aisément (flèche 37) et le remplissage de la bouteille s'effectue de façon continue et sans perturbation. Lorsque le niveau du liquide dans la bouteille 13 parvient à hauteur du ou des perçages 18 de passage de l'air expulsé, le remplissage s'arrête de lui-même, avec une fraction de liquide remontant dans le conduit d'équilibrage (fig. 4). La bouteille 13 est alors descendue accompagnée par le coulisseau 11 repoussé par le ressort 9 ; le manchon 14 obstrue à nouveau les orifices 30 et 18. Grâce aux dispositions structurelles adoptées conformément à l'invention, l'opération de remplissage d'un récipient commence par une vidange du conduit d'équilibrage, ce qui permet ensuite un écoulement régulier de l'air refoulé hors du récipient et donc un écoulement régulier du liquide en provenance de la cuve. En outre, le liquide remonté dans le conduit d'équilibrage à la fin du processus de remplissage du récipient précédent n'est plus rejeté dans la cuve, mais est déversé dans le récipient suivant. Cela laisse alors toute latitude pour l'agencement du conduit d'équilibrage qui n'a plus besoin de déboucher dans la cuve : ce conduit d'équilibrage peut ainsi traverser la cuve de façon étanche, sans communication avec celle-ci, et déboucher à l'extérieur de celle-ci, par exemple à l'atmosphère (non représenté). La conséquence est qu'on évite une éventuelle contamination du contenu de la cuve par du liquide de remontée souillé au contact d'un récipient et que seul le contenu du récipient suivant peut être contaminé. L'agencement retenu est particulièrement intéressant en raison de la simplicité des moyens technolo giques mis en oeuvre et des possibilités de modification aisée des machines existantes. En outre l'invention peut trouver application aussi bien dans des machines de remplissage à poste fixe que dans des machines de remplissage au défilé, par exemple à tambour tournant, les commandes des divers éléments mobiles (soulèvement du récipient en deux étapes, actionnements de la soupape) étant obtenues par des systèmes à came convenablement positionnés. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Bec de soutirage (4) pour soutirer, gravitairement et de façon commandée, un liquide sensiblement plat dans une cuve (1) et le faire couler dans un récipient (13) tel qu'une bouteille ou analogue, ledit bec de soutirage comportant un conduit soutirage (22) pour l'écoulement du liquide muni d'au moins un premier orifice (30) de distribution du liquide obturable par un premier obturateur et un conduit d'équilibrage (24) pour la circulation de l'air muni d'au moins un deuxième orifice (18) obturable par un deuxième obturateur, caractérisé en ce qu'il comporte - un troisième conduit (25) destiné à être mis en com munication avec le volume intérieur du récipient (13), - une soupape normalement fermée (27) disposée dans ledit troisième conduit pour mettre celui-ci en communication avec l'atmosphère sous l'action de moyens de commande de soupape, et - des moyens de commande sélective des deux susdits obturateurs agencés pour actionner ceux-ci de manière que l'ouverture du deuxième obturateur précède l'ouverture du premier obturateur. 2. Bec de soutirage selon la revendication 1, caractérisé en ce que - il est prévu un premier et un deuxième éléments tubu laires (5, 15) concentriques et sensiblement coaxiaux, le deuxième élément tubulaire (15) constituant le susdit conduit d'équilibrage (24) et les premier et deuxième éléments tubulaires (5, 15) définissant entre eux le susdit conduit de soutirage (22) qui est annulaire, - les premier et deuxième orifices (30, 18) sont décalés axialement l'un par rapport à l'autre, le deuxième orifice (18) étant situé en aval du premier orifice (30) dans le sens d'écoulement du liquide, - les premier et deuxième obturateurs sont solidaires l'un de l'autre et comprennent un manchon (14) coulissant axialement de façon étanche apte à coiffer ou à dégager les susdits orifices (30, 18), - et des moyens de séparation (20) sont interposés entre le premier orifice (30) et le deuxième orifice (18). 3. Bec de soutirage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le manchon mobile axialement (14) constitue l'extrémité du premier élément tubulaire (5) qui est déplaçable axialement par rapport au deuxième élément tubulaire (15) fixe, des moyens de rappel élastique (9) étant interposés entre le premier et le deuxième élément tubulaire pour rappeler ledit premier élément tubulaire mobile en position d'obturation des deux orifices en l'absence d'effort antagoniste. 4. Machine de soutirage pour le remplissage gravitaire de récipients (13) tels que des bouteilles ou analogues avec un liquide, ladite machine comportant une cuve (1) contenant le liquide (2) et au moins un bec de soutirage (4) situé sous la cuve (1), caractérisée en ce que le bec de soutirage (4) est agencé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 et en ce que le conduit d'équilibrage (24) traverse la cuve (1) de façon étanche et débouche en dehors de la cuve, ce grâce à quoi du liquide qui a reflué dans le conduit d'équilibrage au cours du processus de remplissage d'un récipient reste dans ce conduit d'équilibrage et est déversé dans le récipient suivant sans possibilité d'être refoulé dans la cuve. 5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de commande de la soupape sont des moyens à came aptes à coagir avec un doigt (29) saillant extérieurement, solidaire d'un clapet obturateur (28) rappelé élastiquement en position d'obturation en l'absence d'effort antagoniste. 6. Machine selon la revendication 4 ou 5, dans laquelle la commande des premier et deuxième obturateurs est obtenue par un déplacement du récipient (13) mis en contact étanche avec le susdit premier élément tubulaire mobile (5), caractérisée en ce que les moyens de commande des obturateurs comprennent des moyens de déplacement du récipient (13) apte à l'amener d'une première position dans laquelle les premier et deuxième obturateurs sont fermés jusqu'à une deuxième position dans laquelle le premier obturateur est ouvert, le second obturateur étant maintenu fermé, puis de ladite deuxième position jusqu'à une troisième position dans laquelle le deuxième obturateur est ouvert conjointement avec le premier obturateur maintenu ouvert. 7. Procédé de mise en oeuvre d'un bec de soutirage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu' il comprend les étapes qui suivent - on amène l'ouverture d'un récipient (13) à remplir en contact étanche avec le bec de soutirage (4), - on ouvre simultanément le deuxième orifice (18) pour vider dans le récipient du liquide éventuellement contenu dans le conduit d'équilibrage (24) et la soupape (29) pour permettre à l'air chassé par le liquide s'écoulant dans le récipient de passer dans l'atmosphère, - on ferme la soupape (29), on maintient le deuxième orifice (18) ouvert et on ouvre le premier orifice (30) pour faire s'écouler du liquide de la cuve (1) dans le récipient (13), - et, lorsque le récipient (13) est rempli, on ferme les premier et deuxième obturateurs (30, 18), ce grâce à quoi du liquide ayant pu refluer dans le conduit d'équilibrage en fin du processus de remplissage reste enfermé dans ce conduit et n'est pas déversé dans la cuve ou mis en contact avec le liquide contenu dans la cuve et le liquide, contenu dans ledit conduit d'équilibrage et éventuellement pollué par un récipient contaminé, ne peut polluer à son tour que le liquide contenu dans le récipient suivant, et non pas tout le liquide contenu dans la cuve.