Brevet FR2684445A1 — publié le 19930604

- Cette invention concerne des dispositifs pour contrôler et/ou commander des niveaux de liquides ou des débits d'écoulement En particulier, cette invention concerne un dispositif pour détecter, contrôler et/ou commander le niveau d'un liquide électriquement conducteur tel que de l'encre d'imprimerie ou de la peinture. Il existe divers dispositifs pour détecter, contrôler et/ou commander le niveau de liquides. Cependant, lorsque le liquide est visqueux (par exemple, certaines encres d'imprimerie) on rencontre souvent des problèmes qui peuvent impliquer des solutions complexes. En outre, le nettoyage peut être difficile, par exemple lorsqu'une encre d'imprimerie doit être remplacée par une encre différente. Dans un procédé d'impression flexographique, par exemple, de l'encre est généralement pompée à partir d'une source d'encre dans une fontaine d'encre jusqu'à ce que le niveau de l'encre atteigne une position prédéterminée de remplissage Un rouleau mesureur collecte l'encre à partir de la fontaine pleine et une lame racleuse est souvent utilisée pour commander et contrôler la quantité d'encre qui adhère à la surface extérieure du rouleau mesureur. Néanmoins, il est préférable de maintenir un niveau d'encre relativement constant dans la fontaine. Selon la présente invention, un dispositif pour maintenir un niveau prédéterminé de liquide dans un conteneur comprend des moyens pour délivrer du liquide dans le conteneur selon un débit tel que le liquide déborde à partir du conteneur au travers d'un orifice d'évacuation de trop plein situé en un emplacement correspondant au niveau désiré du liquide dans le conteneur, et un réservoir conçu et disposé de manière à recevoir une partie au moins du liquide s'écoulant à partir de l'orifice d'évacuation de trop-plein et qui comporte un orifice d'évacuation au travers duquel le 2 - liquide s'écoule en continu, à partir du réservoir et des moyens pour détecter lorsque le liquide dans le réservoir tombe en dessous d'un niveau prédéterminé. Ceci permet de maintenir un niveau constant de liquide dans le conteneur sans qu'il soit nécessaire de prévoir un détecteur pour contrôler directement le niveau du liquide dans le conteneur Une commande et un contrôle précis du niveau du liquide peut ainsi être obtenu sans recours à un détecteur sensible et sophistiqué et le détecteur qui est utilisé selon cette invention n'est pas susceptible d'être endommagé lors du nettoyage du conteneur. Selon un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, les moyens pour détecter le niveau du liquide dans le réservoir comprennent une sonde s'étendant verticalement vers le bas jusqu'en dessous, mais espacé du bord supérieur d'une paroi de retenue contenant du liquide par dessus laquelle s'écoule le liquide en excès, de manière qu'une trajectoire électriquement conductrice existe entre la sonde et le liquide, uniquement quand le niveau du liquide est suffisamment élevé pour que la sonde y soit immergée. On évite ainsi le risque d'un signal erroné lorsque le liquide est visqueux (par exemple lorsqu'il s'agit d'une encre d'imprimerie) de manière à tendre à laisser une pellicule sur une sonde de détection, ou similaire, ou sur toute surface adjacente, afin de former une trajectoire électriquement conductrice, même après que le niveau réel du liquide soit descendu en dessous de la sonde. Divers exemples de réalisation du dispositif objet de la présente invention seront maintenant décrits en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une représentation schématique, partiellement en coupe, d'un système de fontaine pour encre d'imprimerie dans lequel le système de détection de niveau comporte un commutateur détecteur de proximité capacitif; la figure 2 est une représentation schémati- que, partiellement en coupe, d'un système de fontaine pour encre d'imprimerie dans lequel le système de détection de niveau comprend une sonde électriquement positive et une sonde électriquement négative et, la figure 3 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation du dispositif selon l'invention. Sur la figure 1, le système de fontaine d'encre d'impression comprend une chambre 10 de lames racleuses. La chambre 10, qui peut comporter un orifice d'admission pour l'alimentation en encre (non représenté) applique de l'encre sur un rouleau mesureur "ANILOX" 12 Un niveau plein d'encre est défini par la surface de paroi interne inférieure 13 d'un canal 11 au travers duquel l'encre en excès S 'écoule dans un réservoir de trop-plein 14, par l'intermédiaire d'une conduite 24 et d'un orifice d'admission 18 à la partie supérieure du réservoir A son extrémité inférieure, le réservoir 14 comporte un orifice d'évacuation 19 au travers duquel de l'encre s'écoule en continu par l'intermédiaire d'une conduite 26 et d'un système limiteur de débit ou d'écoulement 16 Un espace 22 au-dessous de l'encre dans le réservoir est mis à l'air libre par l'intermédiaire d'un évent 20 et d'un tube 23. L'extrémité AMONT 15 de la conduite 24 débouche dans le canal 11 et l'extrémité aval 17 de la conduite 24 débouche dans l'orifice d'admission 18 du réservoir. Le tube 23 s'étend au dessus de la portion d'extrémité supérieure du réservoir 14, et le tube 23 peut être utilisé en tant que moyens pour déterminer si le réservoir 14 est totalement rempli du liquide S 'écoulant en trop-plein à partir de la chambre 10 Par exemple, le tube peut, au moins en partie, être constitué d'un matériau transparent ou translucide permettant une observation et une inspection visuelle afin de déterminer si le réservoir 14 est totalement rempli de liquide s'écoulant en trop-plein à partir de la chambre 10 Cette caractéristique se révélera utile lors du processus de mise en service. Le système de détection de niveau illustré par la figure 1 comprend un commutateur détecteur de proximité capacitif 30 Dans cet exemple de réalisation, le commutateur détecteur 30 est monté dans la paroi latérale 32 du réservoir 14 mais ne fait pas saillie au travers de cette paroi. Etant donné que le fonctionnement du commutateur détecteur 30 dépend en partie de la détection d'une modification de la résistance capacitive dépendant du niveau du liquide recueilli dans le réservoir 14, ce commutateur détecteur 30 est de préférence isolé électriquement de tous les matériaux et/ou composants susceptibles d'affecter une telle modification En conséquence, dans l'exemple de réalisation illustré par la figure 1, la paroi latérale 32 du réservoir 14 est réalisée à partir d'un matériau électriquement isolant qui de préférence ne présente pas une propension à absorber le liquide recueilli dans le réservoir 14 étant donné qu'une telle propension pourrait entraîner la production de signaux erronés. Le commutateur détecteur 30 est électriquement connecté à une source de tension par l'intermédiaire des conducteurs 34 et 36 Une lampe de charge, ou lampe témoin 38 est interposée entre le commutateur détecteur 30 et la source de tension. Le commutateur détecteur 30 est conçu et/ou calibré de manière telle que, lorsque le niveau du liquide dans le réservoir 14 l'atteint, une certaine résistance capacitive est alors présente, ce qui provoque un éclairement de la lampe témoin ou de charge 38. Cependant, lorsque le niveau du liquide descend de manière telle que la communication électrique entre le liquide recueilli et le commutateur détecteur 30 n'existe plus, la résistance capacitive dans le commutateur détecteur 30 change et ce changement est alors indiqué par la lampe témoin de charge En réponse à cet état, le débit d'écoulement de l'encre dans le conteneur 10 peut être augmenté manuellement ou automatiquement. Il est préférable d'éviter que l'encre s'égoutte sur le commutateur détecteur 30 à partir de l'orifice d'alimentation 18, notamment parce que des liquides hautement visqueux tels que des encres pour l'impression, peuvent s'égoutter pendant une longue période de temps, ce qui peut entraîner la production de signaux erronés Afin de surmonter cet éventuel problème, le réservoir 14 a été équipé d'un système de déflecteur 39 Ainsi qu'on peut le voir sur le dessin, ce système de déflecteur 39 est conçu de façon à dévier les gouttes provenant du système d'alimentation 18 du réservoir, du domaine de détection du commutateur détecteur 30. Le système limiteur de débit 16 est une vanne étrangleuse De façon plus spécifique, il s'agit d'un système de vanne étrangleuse du type à lames d'iris, à commande pneumatique, qui est particulièrement approprié au cas de l'encre d'impression visqueuse L'iris 40 (représenté sur la figure 1 en traits interrompus) est commandé par une vanne pneumatique 42 et par un régulateur de pression 44 En réglant le régulateur de pression 44, on peut ainsi régler les dimensions de l'iris pneumatique Ce processus peut être utilisé pour régler et/ou calibrer avec précision le débit selon lequel l'encre s'écoule à partir du réservoir 14. La figure 2 représente un exemple de réalisation pour lequel, en partie on a utilisé les mêmes références pour désigner des composants identiques ou similaires à ceux de la figure 1 La différence essentielle réside dans le système de détection de niveau utilisé. 6 - De façon spécifique, dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, le système de détection de niveau comprend un commutateur 50, une électrode positive 52, et une électrode négative 54 qui constitue le corps mis à la masse du réservoir 14 Cependant, si le corps du réservoir 14 n'est pas réalisé à partir d'un matériau électriquement conducteur, on peut utiliser une sonde mise à la masse en tant qu'électrode négative. Les électrodes positive et négative 52 et 54 sont isolées électriquement l'une de l'autre, en communication électrique avec la cavité de réservoir 22 et elles sont positionnées de telle façon qu'elles peuvent détecter si le niveau du liquide recueilli dans le réservoir 14 est en dessous de la position du niveau inférieur prédéterminé du réservoir Ainsi qu'on peut le voir sur le dessin, l'électrode positive 52 est électriquement isolée de l'électrode négative 54 par des moyens d'isolation 56. L'électrode positive 52 est électriquement connectée à une source de tension par l'intermédiaire du commutateur 50 et du conducteur 58 La lampe de charge 38 est interposée entre le commutateur 50 et la source de tension Le système de détection de niveau représenté sur la figure 2 est conçu de manière telle que, lorsque le liquide dans le réservoir 14 est en communication électrique à la fois avec l'électrode positive 52 et l'électrode négative 54, respectivement, une liaison électrique s'établie entre ces deux électrodes, étant donné que le liquide recueilli est électriquement conducteur Aussi longtemps que cette liaison électrique existe, la lampe de charge 38 demeure éteinte. Cependant, lorsque le niveau du liquide s'abaisse de manière que ce liquide ne soit plus en communication électrique avec les deux électrodes, la liaison électrique entre les deux électrodes cesse d'exister Cette modification de l'environnement électrique entraîne le fonctionnement de la lampe témoin 38 Compte-tenu de ce qui précède, on comprend que, en positionnant de façon appropriée l'électrode positive 52 et l'électrode négative 54, ce système de détection de niveau peut être utilisé pour déterminer s'il existe une position de niveau inférieur de liquide à l'intérieur du réservoir 14. La figure 3 représente un système différent de fontaine d'encre d'impression qui comprend encore la chambre 10 de lame racleuse, le réservoir 14 de recueil de trop-plein et un moyen de régulation de débit 16 Bien que cela ne soit pas représenté, le réservoir comporte également un évent 20 comme dans les exemples de réalisation illustrés par les figures 1 et 2. En général, le système représenté sur la figure 3 détecte de façon précise une condition de niveau inférieur d'encre de la chambre 10 de lame racleuse en détectant l'absence d'un trop-plein adéquat d'encre s'écoulant de la chambre 10 Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 3, l'encre 58 est délivrée à l'aide d'une pompe 60, à partir d'un conteneur 62, à une conduite d'alimentation 64 conduisant à la chambre 10 de lame racleuse Lorsque l'encre atteint le niveau du trop plein et s'écoule dans la chambre 11, comme représenté par la flèche 66, l'encre circule au travers du tube 24 dans le réservoir collecteur 22 Ensuite, l'encre s'écoule tout d'abord au travers de la valve étrangleuse 16 à deux voies du type à iris, à commande pneumatique De l'air sous pression est délivré à la valve étrangleuse 16, à partir d'une valve 42 et par l'intermédiaire d'un régulateur 44 En réglant la pression fournie à l'aide du régulateur 44, l'iris 40 de la valve étrangleuse peut être partiellement fermé et il peut être réglé avec précision de manière à limiter et contrôler l'écoulement de l'encre jusqu'à l'obtention d'un débit désiré. Lors d'un fonctionnement normal, l'encre commence à refouler et à s'accumuler dans le réservoir de recueil 22 jusqu'à un niveau 68 Un débit normal ou partiel 8 - d'encre 70 se produit à partir de la valve étrangleuse 16 alors qu'en même temps il se produit un état de trop-plein dans le réservoir 22 L'encre en tropplein comme indiqué par la flèche 72 commence à s'écouler et elle est dirigée dans un cylindre 78 de montage de sonde Le courant d'encre 72 se divise en courants 80 et 82, le courant 80 étant introduit dans le fond d'un tube de montée 84 qui est supporté par le cylindre 78 Le courant d'encre 80 remplit le tube de montée 84 et il déborde en trop- plein vers le fond du cylindre 78, comme représenté par les flèches 86 Ce trop-plein est évacué et il fusionne avec le courant 82 de manière à former le courant 88. Une sonde conductrice 90 est montée verticalement dans le couvercle supérieur du cylindre 78 et elle coopère avec une boite commutateur fermée 92 et un signal d'alarme et une lampe témoin 38 La sonde 90 est disposée, en fonctionnement normal, de manière à établir un circuit électrique entre elle et le tuyau de montée 84 en étant immergée dans l'encre contenue dans ce tuyau de montée La boite de commutation amène la lampe témoin 38 à s'éclairer jusqu'à ce que le niveau de l'encre dans le tuyau de montée 84 atteigne la sonde et ensuite la fermeture du circuit électrique entre la sonde et le tuyau de montée 84, par l'intermédiaire de l'encre, amène la boîte de commutation 92 à interrompre le fonctionnement de la lampe témoin 38. L'état de l'encre venant au contact de la sonde constitue une indication d'un fonctionnement désiré, pour lequel l'encre s'écoule dans la chambre 10 de la lame racleuse, déborde dans la chambre 14 selon un débit approprié et est ramenée vers le conteneur d'alimentation 62 En réglant le régulateur 44 de manière à compenser un domaine étendu de viscosités d'encre, on obtient un état de circulation stable, les courants 88 et 70 se combinant pour produire un courant 100 qui s'écoule par gravité en retour vers le conteneur 62. 9 - Inversement, lorsque le trop-plein de l'encre de la chambre de lame racleuse 10 vient à s'arrêter ou à diminuer de façon significative pour une raison quelconque, le niveau de l'encre 68 diminue dans le réservoir 22 lequel à son tour interrompt le courant d'encre 72 Le courant d'encre 80 cesse alors dans le tuyau de montée 84 et l'encre dans ce tuyau 84 s'écoule vers l'extérieur en tant que partie du courant 82. Aussitôt que l'encre dans le tuyau de montée 84 atteint un niveau inférieur à l'extrémité de la sonde 90, le circuit électrique est interrompu, ce qui entraîne la fermeture de la boîte de commutation 90. L'exemple de réalisation illustré sur la figure 3 empêche l'existence d'une condition potentielle susceptible d'exister avec le mode d'exécution illustré par la figure 2 Cette condition est telle que le fonctionnement électrique de la sonde 52 dépend des caractéristiques de l'encre elle-même et, en tant que telle est susceptible de produire des réactions erronées sur une pellicule formée par l'encre Plus particulièrement, l'encre d'impression présente une formule typique lui conférant des propriétés élevées de cohésion En conséquence, même si de l'encre peut facilement s'écouler d'un conteneur, tel que le réservoir 14, une pellicule tenace peut souvent rester Cette pellicule est électriquement conductrice et elle peut amener la sonde conductrice à donner une indication de niveau erronée, ce qui empêche le fonctionnement d'une alarme Plus particulièrement, même lorsque le niveau de l'encre dans le réservoir 14 (figure 2) descend en dessous de son niveau désiré, l'encre en se déplaçant vers le bas et en s'écoulant le long de la périphérie externe de la sonde 52, peut former une pellicule résiduelle qui constitue encore une trajectoire conductrice pour la sonde 52, ce qui lui permet de réagir bien qu'elle soit au contact de l'encre. -10 - Lorsqu'on met en oeuvre, l'un quelconque des modes de réalisation du dispositif objet de la présente invention, le signal qui est produit par les systèmes de détection particuliers illustrés sur l'une quelconque des figures 1, 2 ou 3 peut être utilisé pour réétablir la position du niveau plein dans la chambre 10. Spécifiquement, le signal peut être réglé de manière à augmenter le débit selon lequel l'encre est délivrée à la chambre 10 Ce débit d'écoulement accru peut ensuite être stoppé immédiatement dès qu'est rétablie la position de niveau plein. Le nouveau dispositif apporté par la présente invention facilite également les procédures de nettoyage. Par exemple, pendant le cycle de lavage, une solution de nettoyage peut être facilement introduite vers le bas au travers du tube d'évent 23 et dans la cavité 22 du réservoir Ensuite, cette solution de nettoyage peut s 'écouler à partir du réservoir au travers des moyens limiteurs de débit 16. Lors des procédures de mise en service, mettant en oeuvre la présente invention, les moyens 16 de régulation de débit sont réglés de telle manière que le débit selon lequel le liquide pénètre dans le réservoir 14 au travers de son orifice d'admission 18 est significativement plus important que le débit selon lequel le liquide est évacué du réservoir 14 au travers de son orifice d'évacuation 19. Ce différentiel de débit d'écoulement est maintenu jusqu'à ce que le niveau du liquide recueilli dans le réservoir 14 soit situé au dessus de la position du niveau inférieur prédéterminé du réservoir tel qu'indiquée par le système de détection de niveau Si le tube d'évent 23 est fabriqué à partir d'un matériau transparent ou translucide, ou si l'on y monte une vitre d'observation, le tube 23 peut être utilisé pour déterminer le moment o le réservoir 14 est totalement rempli du liquide recueilli. Lorsque le niveau du liquide dans le réservoir 14 -11 - est situé au dessus de sa position de niveau inférieur prédéterminé, cet état est indiqué par la lampe témoin 38. Ensuite, par le calibrage des moyens de limitation de débit 16, de manière que le débit selon lequel le liquide sort du réservoir au travers de son orifice d'évacuation n'est pas plus grand que le débit d'entrée de ce liquide dans ledit réservoir, le niveau du liquide recueilli dans la capacité 22 du réservoir demeure au dessus de la position du niveau inférieur prédéterminé du réservoir. S'il tombe au dessous de ce niveau, le débit selon lequel le liquide est délivré à la chambre 10 peut être augmenté automatiquement ou manuellement, si nécessaire. Dans chacun des exemples de réalisation décrits ci-dessus, le réservoir, au lieu d'être séparé du conteneur peut être effectivement incorporé dans le conteneur de telle manière que l'encre provenant du conteneur S 'écoule en trop-plein directement dans l'extrémité supérieure du réservoir. Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et/ou représentés ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1 Dispositif pour maintenir un niveau prédéterminé de liquide dans un conteneur ( 10), comprenant des moyens ( 60, 64) pour délivrer du liquide dans le conteneur selon un débit tel que le liquide déborde du conteneur au-travers d'un orifice d'évacuation de trop- plein ( 11), en un emplacement correspondant au niveau désiré du liquide dans le conteneur, et un réservoir ( 14) conçu et disposé de manière à recevoir une partie au moins du liquide s'écoulant de l'orifice d'évacuation de trop- plein et ayant un orifice d'évacuation ( 19) au travers duquel le liquide s'écoule en continu du réservoir et, des moyens ( 30; 52; 84; 90) pour détecter quand le liquide dans le réservoir tombe en- dessous d'un niveau prédéterminé. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de réduction ( 16) pour commander et contrôler l'écoulement au travers de l'orifice d'évacuation ( 19) à partir du réservoir. 3 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens de détection du niveau du liquide dans le réservoir comprennent une sonde ( 52) ou un détecteur capacitif ( 30). 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les moyens de détection du niveau du liquide dans le réservoir comprennent une combinaison d'une sonde ( 90), s'étendant verticalement vers le bas jusqu'à un emplacement situé, immédiatement en-dessous, mais espacé du bord supérieur d'une paroi de retenue ( 84) contenant du liquide et par-dessus laquelle s'écoule le trop-plein de liquide, de manière qu'il existe une trajectoire électriquement conductrice entre la sonde et le liquide, seulement quand le niveau du liquide est suffisamment haut pour que la sonde y soit immergée. 5 Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que la paroi de retenue contenant du liquide constitue un tuyau de montée ( 84) dans lequel le liquide pénètre à partir de l'extrémité du fond. 6 Dispositif selon l'une des revendications 4 ou caractérisé en ce que la paroi de retenue ( 84) contenant du liquide est en un matériau conducteur électrique, un écoulement adéquat du liquide vers le conteneur ( 10) étant indiqué par l'existence d'un circuit électrique fermé entre la sonde ( 90) et la paroi de retenue ( 84) par l'intermédiaire du liquide. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que la paroi de retenue ( 84) contenant du liquide et la sonde ( 90) font partie d'un dispositif qui est séparé du réservoir ( 14) et dans lequel du liquide s'écoule en provenant du réservoir tant que le liquide dans le réservoir est à un niveau prédéterminé ( 68). 8 Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comporte un canal au travers duquel une partie ( 88) du trop plein total de liquide ( 72) provenant du réservoir, retourne directement vers la source ( 62) de liquide et le reste passe en amont le long de la paroi de retenue ( 84) pour produire un trop-plein de liquide ( 86) sur ladite paroi qui revient également vers la source ( 62). 9 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend une conduite d'évent ( 23) s'étendant vers le haut à partir du réservoir et comportant une portion transparente ou translucide au travers de laquelle on peut observer le niveau du liquide. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'il est appliqué à un dispositif d'impression comprenant un conteneur d'encre ( 10) monté adjacent à un rouleau ( 12) conçu et disposé de manière à recevoir de l'encre du conteneur, ledit dispositif maintenant l'encre à un niveau prédéterminé dans le conteneur, le débit d'alimentation de l'encre dans le conteneur étant sensiblement plus important que le débit selon lequel l'encre est extraite du conteneur par le rouleau.