Brevet FR2684087A1 — publié le 19930528

PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA FORMULATION ET LE CONDITIONNEMENT D'UN PRODUIT LIQUIDE La présente invention concerne le domaine technique de la formulation d'un produit liquide au sens général, réalisé à partir d'au moins deux composants mélangés selon des proportions données et celui du conditionnement d'un tel produit liquide sous La forme de doses élémentaires, destinées à remplir chacune un récipient de stockage. Plus précisément, L'invention concerne la fabrication de produits liquides réalisés par la technique, dite de lots, permettant de garantir une qualité optima le aux produits liquides dosés, lorsqu'un grand nombre de composants de caractéristiques variées, intervient dans leur formule. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans tous les domaines où la fabrication d'un produit liquide par Lots intervient, notamment dans l'industrie des peintures, encres, vernis, lubrifiants, ainsi que dans la chimie, la pharmacie et la cosmétique. Dans la fabrication d'un produit liquide par lots, il est prévu d'utiliser des réservoirs contenant chacun un composant entrant dans la composition du produit à obtenir. Les réservoirs de stockage communiquent, par l'intermédiaire de lignes de transfert, avec un mélangeur assurant l'agitation des différents composants dosés selon des proportions données. La formulation du produit liquide est assurée par l'intermédiaire de pompes de circulation montées sur les lignes de transfert et dont le fonctionnement est asservi à la mesure du poids du mélangeur et des réservoirs de stockage. Les lignes de transfert peuvent être également équipées de dispositifs de dosage volumétrique pour l'introduction de composants mineurs. Le mélangeur communique, par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs lignes de transfert du produit fini, avec un ou plusieurs réservoirs-tampons alimentant des postes de conditionnement. Ces lignes de transfert sont équipées, généralement, de vannes, de clapets et de pompes de circulation. Chaque poste de conditionnement est équipé d'une machine effectuant un dosage, en général volumétrique, du produit liquide, en vue de dé Livrer des doses éLémentaires destinées à remplir des récipients de faible volume. La mise en oeuvre du procédé de dosage et de conditionnement décrit ci-dessus fait apparaître les inconvénients suivants. Un tel procédé est peu adapté à la fabrication de lots de produit liquide, de taille faible ou moyenne, dans la mesure où il nécessite la mise en oeuvre d'un mélangeur de taille nécessairement importante pour obtenir une bonne précision de dosage. Par ailleurs, un tel procédé impose l'utilisation, entre les postes de formulation et ceux de conditionnement, des lignes de transfert dont le nettoyage constitue des opérations longues, délicates et fréquemment génératrices de pollution et de perte de produit. Il apparaît donc qu'un tel procédé s'avère inadapté à La fabrication de lots de petite taille ou de produits liquides spécifiques, en raison de la très faible flexibilité que présente un tel procédé. La présente invention vise donc à remédier aux inconvénients énoncés ci-dessus, en proposant un procédé de formulation et de conditionnement d'un produit Liquide, présentant la faculté de pouvoir être mis en oeuvre, quelle que soit la taille du lot de produit liquide à fabriquer, tout en présentant une grande facilité d'adaptation à la fabrication successive de produits liquides de compositions diverses. La présente invention a également pour objet de proposer un procédé de dosage et de conditionnement offrant L'avantage de limiter les opérations de nettoyage des moyens techniques de mise en oeuvre du procédé et de limiter la perte des produits liquides. Pour atteindre les objectifs ci-dessus, le procédé selon L'invention consiste - à introduire directement, dans une cuve de formulation et de conditionnement, Les composants selon les proportions données, - à assurer le mélange des composants à l'intérieur de la cuve de dosage et de conditionnement, - et à retirer directement de la cuve Le produit liquide sous la forme de doses élémentaires, en vue de remplir successivement des récipients de stockage du produit. Selon une caractéristique avantageuse, le procédé consiste à déplacer successivement la cuve, d'un poste de remplissage assurant les opérations de formulation du produit liquide, à un poste mélangeur et à un poste de conditionnement adapté pour assurer le soutirage du produit sous la forme de doses élémentaires. L'objet de L'invention vise également à proposer une machine de conditionnement d'un produit liquide comprenant - une table de réception et de maintien d'une cuve contenant le produit liquide et dont le fond de la cuve est équipé d'un moyen d'obturation commandé, - un piston racleur, commandé pour coulisser à l'intérieur de la cuve, comportant une tête de poussée pourvue d'un joint racleur destiné à frotter sur la paroi interne de La cuve, des orifices de passage ménagés pour s'ouvrir de part et d'autre du piston, de manière à permettre L'évacuation de l'air de l'aval vers L'amont du piston, et une semelle d'évacuation du produit Liquide, montée en aval du piston et sollicitée élastiquement en écartement par rapport à la tête de poussée pour former une soupape permettant, d'une part, de laisser subsister un espace avec le joint racleur, de manière à assurer l'échappement de l'air par les orifices de passage lors du rapprochement du piston de La surface supérieure du produit liquide et, d'autre part, d'obturer les orifices de passage lorsque la semelle se trouve en contact avec la surface supérieure du produit liquide, en vue d'interdire une remontée de produit liquide en amont du piston, - et des moyens de commande en coulissement du piston assurant son déplacement répété sur une hauteur donnée correspondant chacune à L'évacuation de la cuve d'une dose éLémentaire de produit liquide. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de L'objet de L'invention. La fig. 1 illustre, à titre schématique, une installation de formulation et de conditionnement d'un produit liquide permettant de mettre en oeuvre le procédé selon L'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation montrant une machine de conditionnement faisant partie de l'installation illustrée à la fig. 1. La fig. 3 montre un détail caractéristique de la machine de conditionnement illustrée à la fig. 2. Tel que cela apparaît plus précisément à la fig 1, l'installation illustrée permet d'assurer la formulation et le conditionnement d'un produit liquide, au sens général, réalisé à partir d'au moins deux composants mélangés selon des proportions données. L'installation comporte un poste P1 de remplissage ou de dosage, permettant d'assurer les opérations de formulation d'un produit liquide 1. Le poste de dosage P1 est équipé d'une série de réservoirs 2 assurant chacun Le stockage d'un composant donné rentrant dans la formulation du produit liquide à réaliser. Les réservoirs 2 contiennent ainsi les composants de base et les différents additifs devant être ajoutés et présentant, par exemple, un caractère pigmentaire, siccatif ou de solvant. Chaque réservoir 2 est équipé d'une boucle 3 de circulation d'un composant sur laquelle est branchée en dérivation une vanne 4. De façon classique, les vannes 4 assurent un dosage volumétrique du composant dé livré et possèdent, par exemple, quatre débits différents, à savoir, élevé, moyen, faible et goutte à goutte. Selon L'invention, les vannes 4 sont rassemblées pour former une tête unique de dosage 5 capable d'alimenter, simultanément, une cuve 6 destinée à contenir le produit liquide à réaliser. La cuve 6 est placée sur une balance B permettant de contrôler, par pesage, la quantité des composants délivrés par les vannes 4. Lorsque les différents composants, entrant dans la composition du produit à fabriquer, sont introduits à l'intérieur de la cuve selon les proportions données, la cuve 6 est convoyée vers un poste de mélange P2, par l'intermédiaire de moyens de transfert, non représentés mais connus en soi. A titre d'exemple, ces moyens de transfert peuvent être constitués par l'intermédiaire de convoyeurs à rouleaux, de tapis à roulettes ou de robots de transfert. Le poste de mélange P2 comporte un agitateur 7 destiné à être inséré à l'intérieur de la cuve pour obtenir un mélange homogène des différents composants du produit liquide. Pour mener à bien une telle opération, il est prévu de positionner un couvercle 8 sur le dessus de la cuve 6. A La fin de L'opération de mélange, la cuve 6 est transférée vers un poste de conditionnement P3, tandis que L'agitateur 7 et le couvercle 8 sont nettoyés dans un poste de lavage P4 par la pulvérisation d'un solvant délivré par un réservoir de stockage 9. La cuve 6, qui contient ainsi Le produit liquide mélangé, est prise en charge par tous moyens de manutention connus en soi, en vue d'être fixée sur une machine de conditionnement 10. Cette machine 10 est adaptée pour retirer, directement de la cuve 6, le produit liquide sous la forme de doses éIémentaires destinées à remplir des récipients de stockage 11. Les doses de produit sont délivrées par un moyen d'obturation commandé 12 équipant le fond de la cuve 6 et sous lequel défilent, à cadence élevée, les récipients de stockage 11. Lorsque Le produit liquide est complètement soutiré de la cuve 6, cette dernière est transférée vers un poste de nettoyage P5 avant son transfert vers le poste P1 de dosage. Tel que cela ressort clairement de la description qui précède, le procédé selon L'invention vise à assurer le dosage ou la formulation d'un produit liquide à L'intérieur d'une cuve 6 dans laquelle intervient, également, le mélange des divers composants. Cette cuve 6, qui est transférée à un poste de conditionnement assurant L'évacuation directe de la cuve de doses élémentaires de produit liquide, permet de s'affranchir de L'utiLisation de lignes de transfert entre les postes de formulation et de mélange et entre ce dernier et ce lui de conditionnement. Le déplacement successif de la cuve 6 aux différents postes de dosage, de mélange et de conditionnement, permet de limiter au maximum les opérations de nettoyage des divers matériels nécessaires à la fabrication du produit liquide. Un tel procédé permet aussi d'éliminer la perte du produit liquide dans les canalisations de transfert et les risques de pollution qui s'ensuivent. Il apparaît également qu'un tel procédé est particuLièrement adapté pour la fabrication de lots de produits Liquides de tailles faibles ou moyennes en raison de la très grande flexibilité présentée par un tel procédé. Il est clair qu'un tel processus peut faire intervenir des moyens d'automatisation permettant aux divers postes de l'installation d'effectuer, simultanément, leurs opérations de travail spécifiques, en vue de la fabrication de produits liquides identiques ou non. Les fig 2 et 3 illustrent, à titre d'exemple, une machine de conditionnement 10 adaptée pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. La machine de conditionnement 10 comporte une table 13 assurant la réception et le maintien fixe de la cuve 6 contenant le produit liquide 1 mélangé. A cet effet, la table 13 est pourvue de tiges de fixation 14 destinées à venir s'engager sous le rebord périphérique 6a bordant l'ouverture 61 de la cuve 6. Ces tiges 14 permettent de fixer en position la cuve 6 en-dessous de La table 13. La machine de conditionnement 10 comporte, également, un piston racleur 15 commandé pour coulisser à l'intérieur de la cuve 6. Le piston racleur 15 est monté solidaire de deux tiges 16 qui sont guidées en coulissement par l'intermédiaire de douilles à billes 17 fixées sur la table 13 et sur une platine 18. Les tiges 16 traversent ainsi la table 13 et la platine 18 pour porter, en dessous de la table, le piston 15 qui est apte à être déplacé au moins à partir de l'ouverture 61 jusqu'au fond 62 de la cuve 6. Les tiges 16 sont déplacées en coulissement vertical, par l'intermédiaire d'un organe moteur 19 dont Le mouvement est transformé, par L'intermédiaire, par exemple, d'une vis sans fin 20 à pas serré coopérant avec une traverse filetée 21 montée solidaire des tiges 16. De préférence, L'organe moteur 19 est un moteur à courant continu associé à un codeur et à une dynamo tachymétrique. Le moteur 19 est piloté par l'intermédiaire de moyens de commande 23 constitués de manière connue et dont le fonctionnement apparaîtra plus clairement dans la suite de La description. Tel que cela ressort plus précisément à la fig. 3, le piston racleur 15 comporte une tête de poussée 25 pourvue d'un joint racleur 26 en contact avec ou flottant sur la paroi interne de la cuve 6. Dans L'exempLe illustré, le joint 26 couvre toute la surface inférieure de la tête de poussée 25. Le joint racleur 26, ainsi que la tête de poussée 25, sont aménagés pour présenter des orifices de passage 27 s'ouvrant de part et d'autre du piston, de manière à assurer une fonction d'évacuation de l'air contenu entre le piston 15 et la surface supérieure S du produit liquide 1. Le piston 15 comporte, également, une semelle d'évacuation 28 montée en aval du piston 15 et sollicitée élastiquement en écartement par rapport à la tête 25 pour constituer une soupape. A cet effet, La semelle 28 est montée solidaire d'un axe 30 traversant le joint 26 et la tête 25 pour être munie, à son extrémité saillante, d'un ressort de traction 31 retenu par une butée 32. Lorsque la semelle 28 n'est soumise à aucune sollicitation extérieure, l'action du ressort 31 permet de laisser subsister, entre Le joint 26 et la semelle 28, un espace assurant le passage de l'air, tel qu'illustré par les flèches f. La machine de conditionnement décrite ci-dessus est mise en oeuvre de la manière suivante. Les moyens de commande 23 sont pilotés de manière à rapprocher le piston 15 de la surface supérieure S du produit liquide. Pendant cette descente, l'air contenu, entre le piston 15 et la surface supérieure de liquide, peut s'échapper en amont du piston par l'intermédiaire des orifices de passage 27. Lorsque la semelle 28 vient en contact avec la surface supérieure S du produit liquide, ce dernier exerce une poussée ayant tendance à plaquer la semelle 28 contre le joint 26. Les orifices de passage 27 se trouvent donc obturés vis-à-vis du produit liquide, par l'intermédiaire du retour périphérique 281 présenté par la semelle, empêchant ainsi la remontée du produit liquide en amont du piston 15. Selon une variante préférée de réalisation, il est prévu de détecter, par l'intermédiaire d'un capteur 33, la position du piston 15 lorsque la semelle 28 vient obturer les orifices de passage 27. Cette position détectée est envoyée au moyen de commande 23, de manière à servir de référence au déplacement en coulissement du piston 15. Les moyens de commande 23 pilotent le piston 15 pour le déplacer, successivement, d'une hauteur donnée correspondant chacune à l'évacuation de la cuve d'une dose donnée de produit liquide. La dose de produit liquide est soutirée de la cuve par l'intermédiaire du moyen d'obturation 12, dont L'ouverture est commandée lors du déplacement du piston 15. Avantageusement, le moyen d'obturation 12 est constitué par un clapet à ressort taré, dont l'ouverture s'effectue automatiquement lors de la poussée du produit liquide 1 par le piston 15. Selon cette variante de réalisation, il est prévu, préalablement au déplacement subséquent du piston selon une hauteur donnée, que les moyens de commande 23 pilotent le piston 15 pour dégager ce dernier de la surface supérieure de liquide, de manière à garantir une fermeture du clapet 12. Le piston est commandé, successivement, en déplacement selon une hauteur donnée, jusqu'au moment où la semelle 28 vient en appui sur le fond 62 de la cuve. Bien entendu, la commande en coulissement du piston 15 est synchronisée au positionnement sous le clapet 12 des récipients de stockage 11 recevant chacun une dose de produit liquide. Il est à noter que la semelle 28 présente une forme complémentaire à celle du fond de la cuve 6, de manière à assurer une vidange complète du produit liquide. La machine selon L'invention est particulièrement adaptée pour assurer le conditionnement d'un produit liquide contenu dans une cuve en permettant de délivrer des doses de produit présentant -toutes le même volume. Il est clair que le volume de chacune des doses peut être facilement changé en modifiant les courses élémentaires du piston 15 par les moyens de commande 23. Dans une forme de réalisation de L'invention, il peut être prévu de déterminer la position de référence du piston en s'affranchisant de l'utilisation du capteur 33. A cet effet, le ou les premiers récipients 11, recevant les doses élémentaires de produits liquides, sont pesés pour déterminer la position de référence de niveau du piston. Cette position est alors utilisée pour le remplissage sans pesée des récipients suivants, selon la méthode décrite ci-dessus. REVENDICATIONS : 1 - Procédé pour assurer la formulation d'un produit liquide (1) réalisé à partir d'au moins deux composants mélangés selon des proportions données et pour permettre le conditionnement du produit liquide sous la forme de doses élémentaires, caractérisé en ce qu'il consiste - à introduire directement, dans une cuve (6) de formulation et de conditionnement, les composants selon les proportions données, - à assurer le mélange des composants à l'intérieur de la cuve (6) de dosage et de conditionnement, - et à retirer directement de la cuve (6) le produit liquide sous la forme de doses élémentaires, en vue de remplir successivement des récipients de stockage du produit. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à placer la cuve (6), successivement, à un poste de remplissage (P1) pour assurer les opérations de formulation du produit liquide à partir des composants sélectionnés, à un poste (P2) de mélange des composants et à un poste de conditionnement (P3) pour permettre le soutirage du produit sous la forme de doses. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il consiste à assurer le lavage de la cuve (6) après le soutirage complet du produit contenu dans la cuve et avant la formulation du produit liquide. 4 - Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il consiste à procéder à une opération de pesage de la cuve (6) lors de l'opération de formulation du produit liquide. 5 - Machine de conditionnement d'un produit liquide, adaptée pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'elle comprend - une table (13) de réception et de maintien d'une cuve (6) contenant le produit liquide et dont le fond de la cuve est équipé d'un moyen d'obturation commandé (12), - un piston racleur (15), commandé pour coulisser à l'intérieur de la cuve, comportant une tête de poussée (25) pourvue d'un joint racleur (26) frottant sur la paroi interne de la cuve (6), des orifices de passage (27) ménagés pour s'ouvrir de part et d'autre du piston, de maniere-à permettre L'évacuation de l'air de l'aval vers l'amont du piston, et une semelle (28) d'évacuation du produit liquide montée en aval du piston et sollicitée élastiquement en écartement par rapport à la tête de poussée pour former une soupape permettant, d'une part, de laisser subsister un espace avec le joint racleur (26), de manière à assurer l'échappement de t'air par les orifices de passage (27) lors du rapprochement du piston de la surface supérieure (S) du produit liquide et, d'autre part, d'obturer les orifices de passage lorsque la semelle (28) se trouve en contact avec La surface supérieure du produit liquide, en vue d'interdire une remontée de produit liquide en amont du piston, - et des moyens (23) de commande en coulissement du piston assurant son déplacement répété sur une hauteur donnée correspondant chacune à l'évacuation de la cuve d'une dose élémentaire de produit liquide. 6 - Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens (23) de commande en coulissement sont reliés à un capteur (33) détectant la position du piston lorsque la semelle d'évacuation (28) vient obturer les orifices de passage d'air (27), cette position servant de référence au déplacement en coulissement du piston. 7 - Machine selon la revendication 5, caractérisée en ce que le piston (15) est relié, par sa tête de poussée (25), à des tiges (16) guidées en coulissement et dont leur mouvement est assuré par un organe moteur (19) à déplacement contrôlé. 8 - Machine selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les moyens de commande (23) pilotent le coulissement du piston sur une hauteur donnée entraînant L'ouverture du moyen d'obturation (12) de la cuve, constitué par un clapet à ressort taré. 9 - Machine selon la revendication 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que les moyens de commande en coulissement (23) pilotent L'organe moteur (19) pour écarter le piston (15) de la surface supérieure (S) du produit liquide, après chaque déplacement du piston selon une hauteur donnée. 10 - Installation de formulation et de conditionnement d'un produit liquide, caractérisée en ce qu'elle comprend - un poste de remplissage (P1) comportant une tête de dosage (5) composée d'une pluralité de vannes (4) montées, chacune sur une canalisation (3) d'amenée d'un composant, la tête de dosage étant destinée à être placée au-dessus d'une cuve (6) de formulation et de conditionnement du produit liquide, - un poste mélangeur (P2) comportant un agitateur (7) destiné à être placé à l'intérieur de la cuve (6), - un poste de conditionnement (P3) équipé d'une machine (11) conforme à l'une des revendications 5 à 9, - et des moyens de transfert de la cuve (6) du poste de remplissage au poste mélangeur et du poste mélangeur au poste de conditionnement. 11 - Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que les moyens de transfert assurent le déplacement de la cuve du poste de conditionnement (P3) au poste de formulation (P1), en passant par un poste (P5) de lavage de la cuve (6).