Brevet FR2689856A1 — publié le 19931015

Dispositif de remplissage hydraulique de caisses avec des objets flottants par immersion douce et dépression contrôlée. DESCRIPTION La présente invention a pour objet un dispositif de remplissage hydraulique de caisses avec des objets flottants par immersion douce et dépression contrôlée. Le secteur technique de l'invention est le domaine de la réalisation de systèmes de manutention et de convoyage d'objets fragiles en vue de leur transport. Une des applications principales de l'invention est le remplissage de caisses palettes avec des fruits, en particulier des pommes transportées par un courant d'eau d'amenée. On connaît en effet divers dispositifs permettant un tel remplissage, utilisant la flottabilité des objets concernés, de densité obligatoirement alors inférieure à celle du liquide et qui sont entraînés dans un canal par ledit liquide en circulation continue : la caisse que l'on veut remplir par ces objets est à claire voie et immergée dans une cuve dans laquelle conduit ce canal d'amenée, qui se termine par une goulotte entonnoir au-dessus de ladite caisse. Celle-ci est fermée par un couvercle assurant une continuité de surface entre ses bords, et ceux de la goulotte, afin de bloquer les objets à l'intérieur. Une pompe de circulation assure le débit continu du liquide, jusqu'à ce que la quantité d'objets souhaité ait été entraîné dans la caisse, qui peut alors être retirée de la cuve par tout système élévateur, les objets flottant se déposant alors au cours de son émersion à l'intérieur de cette caisse. Un tel dispositif est enseigné et décrit dans le brevet FR. 2.036.095 déposé le 04 Maris 1969 par Monsieur BARBET, qui en comprend tous les éléments essentiels qui sont du reste utilisés et repris par tous les fabricants de ce type de matériel à ce jour, du fait de la déchéance de ce brevet qui est maintenant du domaine public : en effet, on y retrouve un bac rempli d'eau surmonté d'un pylône avec treuil, auquel est reliée une cage mobile verticalement, de manière à pouvoir être immergée dans l'eau du bac, ou dégagée au-dessus de l'eau : la cage est solidaire d'une goulotte, qui lorsque la cage est immergée, vient en regard d'un conduit d'amenée des pommes, ce conduit débouchant à l'intérieur du bac à la partie supérieure de celui-ci. Une pompe à eau aspire celle-ci dans le bac et la renvoie en amont du canal; le conduit est convergeant dans la partie extérieure à la cuve, vers ladite goulotte, dont l'extrémité est immergée jusqu'à déboucher à l'intérieur de la caisse, où les pommes sont ainsi entraînées et arrêtées à la partie supérieure de celle-ci par une grille à clairevoie, amovible et solidaire du dispositif de manutention entraînant la goulotte. De tels dispositifs connus ont pour objectif d'assurer un remplissage de gros volume d caisses de l'ordre de 300 à 500 Kg par des objets fragiles, ne supportant pas les chocs, et l'utilisation de l'eau assure effectivement un effet d'amortissement, tout en assurant le transport. Cependant, il s' avère que ce procédé de remplissage, satisfaisant dans le principe, ne répond pas dans la pratique aux attentes de l'utilisateur : en effet, du fait du rétrécissement du canal d'amenée vers la goulotte de remplissage, le débit de celui-ci est réduit, et si l'on veut l'accélérer, on arrive, soit à bloquer les objets dans la goulotte par étranglement de sections de passage, soit à vider la cuve plus vite qu'elle ne se remplit par ledit canal, ce qui fait baisser son niveau et fait donc chuter les objets à sa surface, la continuité hydraulique étant rompue. Pour améliorer ces performances, un perfectionnement a été en particulier proposé par la société SMCM dans sa demande de brevet FR. 2.596.728 du 04 Avril 1986, qui préconise et revendique des guides profilés situés au-dessus de la caisse elle-même, et non pas dans le canal d'amenée, pour ne pas ralentir les objets dans celui-ci, avec une ouverture centrale cylindrique au centre d'une plaque pleine, venant recouvrir la partie supérieure de ladite caisse, et portant lesdits guides profilés. Ainsi, alors que dans la technique connue tel que dans le brevet précédent de Monsieur BARBET, le couvercle fermant ladite caisse à sa partie supérieure était ajouré, dans le cas de l'invention SMCM, la surface est pleine et même, de préférence, rendue étanche sur ses bords par rapport à la cuve. Lesdits guides profilés situés sur cette plaque pleine, permettent de canaliser vers l'ouverture cylindrique centrale les objets flottant en provenance du canal d'alimentation, grâce à une forme en "aile de mouette", à partir de cette ouverture cylindrique et reliant les bords latéraux du canal, créant ainsi deux courants tourbillonnaires latéraux convergeant vers ladite ouverture, dans laquelle peuvent alors pénétrer lesdits objets avec un débit de remplissage annoncé de deux à trois fois supérieurs à celui obtenu antérieurement. Cependant, il s' avère que si cette invention permet effectivement d'accélérer le débit de remplissage et d'éviter les conséquences de la dépression pouvant faire baisser le niveau à l'intérieur de la cuve du fait de l'étanchéité du couvercle, le guidage central vers un orifice cylindrique de dimensions réduites peut provoquer également des blocages des objets à trop grande vitesse; également ce système de mise en rotation, d'aspiration et de convergence de courant, créant effectivement des tourbillons accélérant ledit remplissage, provoque immanquablement des chocs des objets entre eux à grande vitesse dans lesdits tourbillons et contre les parois surtout avec l'existence de l'arête médiane des profils. Ainsi si ce perfectionnement permet d'améliorer les performances, l'objectif d'éviter les chocs, surtout à vitesse rapide de remplissage, n'est pas obtenu d'une façon satisfaisante. Le problème posé est en effet de réaliser, en conservant le principe de -remplissage par entraînement hydraulique depuis un canal d'amenée et par immersion de caisses dans une cuve, un dispositif assurant ledit remplissage à vitesse rapide par un débit de fluide important, sans choc d'objets, ni entre eux, ni contre les arêtes ou parois du dispositif. Une solution au problème posé est un dispositif de remplissage hydraulique de caisse avec des objets flottants à partir d'un canal d'amenée et immergée par tout moyen de manutention vertical, dans une cuve remplie d'un fluide de transport, circulant par tout système de pompage entre cette cuve et ledit canal; lequel dispositif comporte un couvercle venant fermer la partie supérieure de ladite caisse et une goulotte reliant des guides convergents d'extrémité du canal et un orifice de remplissage situé dans ledit couvercle, ledit orifice d'axe vertical set rectangulaire, dont la longueur est située transversalement à l'axe d'écoulement du fluide; la paroi supérieure de ladite goulotte est inclinée progressivement au moins et au-dessus depuis l'extrémité du canal jusqu'audit orifice; le conduit de raccordement entre cette goulotte et cet orifice étant de profil par rapport à l'axe d'écoulement du fluide en arrondi, et ledit couvercle est d'une étanchéité donnée, assurée par tout moyen connu par rapport à ladite cuve, afin de conserver une pression contrôlée à l'intérieur de celle-ci, lors du fonctionnement dudit système de pompage et durant la phase de remplissage. Dans un mode préférentiel de réalisation, ledit couvercle est une plaque pleine, et comporte une cornière périphérique coopérant avec une cornière d'arrêt périphérique fixée sur la cuve, afin de délimiter entre ces cornières un espace donné réglable d'ouverture entre l'intérieur de celle-ci et le volume situé au-dessus du couvercle, constituant ainsi l'étanchéité contrôlée voulue. De manière préférentielle, ledit système de pompage comporte une dérivation d'injection du fluide au niveau des guides convergents d'extrémité du canal et sur toute la largeur du fond de celui-ci. Le résultat est de nouveaux dispositifs de remplissage hydraulique de caisses avec des objets flottants, à partir d'un canal d'amenée, qui répond au problème posé et élimine les inconvénients cités dans les systèmes existants. En effet, d'une part l'inclinaison relativement faible de la paroi supérieure de la goulotte, permet d'immerger d'une façon progressive les fruits venant en flottabilité dans le canal d'amenée vers l'orifice pénétrant au-dessus de la caisse de remplissage, sans abîmer les fruits, ni provoquer de chocs entre eux; grâce par ailleurs à une largeur, transversalement à l'axe d'amenée desdits fruits suffisante, combinée en particulier avec une accélération du fluide par injection d'un débit supplémentaire à l'entrée des guides convergents du canal d'amenée, de façon à provoquer également une accélération des objets flottants, on obtient pour un débit donné, une possibilité de rétrécissement de la surface occupée par la même quantité de fruits correspondant justement à la largeur de l'orifice d'entrée : ceci permet, par combinaison, d'éviter d'une part tout risque de choc, et également d'autre part, tout risque de blocage et donc de freinage du remplissage, qui ainsi peut être accéléré à des vitesses très rapides. Par ailleurs, à l'intérieur de la cuve, la combinaison des caractéristiques ci-dessus au niveau de la goulotte d'arrivée avec un couvercle, dont on peut maîtriser l'étanchéité par rapport à la cuve, permet de contrôler la dépression située à l'intérieur de celle-ci, et donc d'éviter tout risque de baisse de niveau du fluide dans celle-ci, qui provoquerait une chute des fruits à l'intérieur. I1 n'est pas utile, ni même recommandé, bien au contraire, d'avoir une étanchéité parfaite, car cela pourrait créer une dépression trop forte à l'intérieur de la caisse en cas de freinage de l'arrivée des objets, et donc un risque de décrochage du système de circulation et donc une perte de vitesse d'amenée; alors qu'en permettant un minimum de fuite d'étanchéité entre la partie supérieure du couvercle et la partie inférieure, on permet ainsi une variation du niveau d'eau au-dessus de ce couvercle, et donc on peut absorber des variations de pression à l'intérieur de la cuve, sans perturber le système de circulation. Ceci peut être réalisé d'une manière très simple, tel qu'indiqué dans la présente invention par un jeu de cornières entre elles, mais également d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de l'invention. L'ensemble des caractéristiques ci-dessus, ainsi que celles précisées dans la description qui suit, permet par leur combinaison, d'assurer un remplissage par des objets flottants à vitesse très rapide par rapport à ce qui se fait à ce jour, sans risque de chocs des fruits entre eux et contre toute paroi du dispositif qui ne comporte pas du reste d'arête franche, tous les profils de guide étant arrondis : le remplissage est assuré par une immersion douce et contrôlée de l'ensemble des objets flottants, qui ainsi peuvent rentrer sous le couvercle pour être stockés dans la caisse sans choc, et avec le maximum de précaution que peut en attendre un utilisateur. On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention, mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en démontrer la nouveauté et l'intérêt. La description et les figures ci-après représentent un exemple de réalisation de l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif: d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de la présente invention, en particulier en changeant les dispositifs d'étanchéité contrôlée du dispositif, ainsi que les dimensions relatives des différents éléments composant celui-ci. La figure 1 est une coupe longitudinale du dispositif en situation de remplissage. La figure 2 est une coupe transversale du dispositif en situation d'attente avant ou après le remplissage. La figure 3 est une vue de dessus partielle du dispositif. La figure 1 est une coupe longitudinale suivant le plan AA représenté sur la figure 2, du dispositif, en situation de remplissage. Certains éléments de ce dispositif sont, comme indiqué précédemment connus et du domaine public, et donc repris et cités à titre de rappel : en particulier, un tel dispositif comporte, d'une manière connue, pour le remplissage hydraulique de caisses 1 avec des objets flottants 8, un canal d'amenée 7, dans lequel circule un fluide de -transport 16 grâce à tout système de pompage 21, 22, tel que représenté sur les figures 2 et 3, une cuve 5 remplie dudit fluide, dans laquelle peut être immergée ladite caisse 1 à remplir, grâce à tout système et moyen de manutention verticale. Ce système de manutention peut comprendre un portique 6 fixe, à la partie supérieure duquel est fixé un système élévateur de type treuil à chaîne continue, permettant de soulever ou de descendre un cadre ou chariot vertical 3, comportant à sa partie inférieure une chaise d'appui 2 sur laquelle repose ladite caisse 1. A la partie supérieure de celle-ci, un couvercle 10 vient fermer son ouverture grâce à tout système de translation, de type vérin, monté sur ledit chariot vertical 3, afin de pouvoir dégager ladite caisse lors de son chargement ou de son déchargement de la chaise 2, avant et après remplissage dans ladite cuve 5. En se référant à la figure 3, le canal d'amenée 7 comporte d'une manière connue des guides convergents 12, reliant l'extrémité de ce canal 7 dont la largeur est équivalente en général à celle de la cuve 5, à un orifice de remplissage 17 situé dans ledit couvercle 10 recouvrant ladite caisse. Suivant la présente invention, ledit orifice 17 d'axe vertical est rectangulaire et sa longueur est située transversalement à l'axe d'écoulement du fluide; la paroi supérieure de la goulotte 11 reliant lesdits guides convergents 12 audit orifice 17 est faiblement inclinée et descend, au moins et au-dessus depuis l'extrémité du canal 7 jusqu'audit orifice 17 de façon à assurer une immersion douce et progressive des objets 8 pénétrant dans ladite goulotte; de plus, le conduit 24 de raccordement entre cette goulotte et cet orifice, terminant ainsi la goulotte proprement dite, étant de profil en arrondi dans le plan suivant l'axe d'écoulement du fluide. Ledit couvercle 10 est par ailleurs, d'une étanchéité donnée, assurée par tout moyen connu par rapport à ladite cuve 5, afin de conserver une dépression contrôlée à l'intérieur de celle-ci, lors du fonctionnement 17 du pompage 21, 22 pour la circulation du fluide 16 cette circulation assure l'amenée des objets 8 pour le remplissage de la caisse 1. De préférence, pour assurer ladite étanchéité contrôlée donnée, ledit couvercle 10 est une plaque pleine et comporte une cornière périphérique 15 coopérant avec une cornière 14 d'arrêt périphérique fixée sur la cuve 5, afin de délimiter un espace donné d'ouverture entre ces cornières depuis l'intérieur de celle-ci vers le volume 19 situé au-dessus du couvercle 10.En effet, cet espace réglable constitue ainsi l'étanchéité relative désirée et assure une perte de charge connue en fonction du débit correspondant à la vitesse de remplissage souhaitée et donc une dépression mesurable par la différence de niveau 6 entre le fluide situé dans l'espace supérieur 19 et celui situé dans le canal d'amenée 7; un contrôle visuel permet de vérifier que cette dépression 6 n'est jamais supérieure à la hauteur du fluide pouvant être conservé dans l'espace 19, afin de maintenir la cuve pleine en remplissage permanent et éviter tout risque de chute des objets par baisse de niveau dans celle-ci. D'une manière préférentielle, la largeur de l'orifice rectangulaire vertical 17, égale à la hauteur du conduit d'amenée 24, est de dimension sensiblement supérieure à la plus grande dimension des objets flottants 8 et transversalement, la longueur dudit orifice 17 est de dimension supérieure à la moitié de la largeur de la caisse 1; ét la paroi constituant le fond de ladite goulotte il est , de préférence, en continuité horizontale par rpport au fond du canal 7. Tout ceci permet d'assurer une bonne proportion des sections de circulation du fluide, afin d'éviter tout choc des objets entre eux; ces caractérsitiques sont complétées par une dérivation 23 d'injection du fluide 7 depuis le système de pompage 21, 22 au niveau desdits guides convergents 12 de l'extrémité du canal 7 et sur toute la largeur du fond de celui-ci, afin de pouvoir accélérer le débit à cet endroit. Cette injection de débit supplémentaire évite un tassement des objets les uns contre les autres, et une fluidité plus grande pour une augmentation de vitesse de remplissage. De plus, pour permettre aux objets flottants d'occuper un volume plus important dans la caisse avant l'émersion de celle-ci, de façon à éviter encore tout choc entre eux lors de cette phase, le couvercle 10 comporte une juge fermée périphérique 13, dont les dimensions correspondent à celles de ladite caisse 1 et dont le bord inférieur s' appuie sur la partie supérieure de celle-ci, afin de former un volume tampon 18 dans l'espace ainsi constitué en forme de cloche 9 renversée; ainsi, le fluide situé dans à la partie supérieure au niveau de cette cloche 9 étanche périphériquement est relativement non perturbé et permet une stabilité des objets dans ce volume tampon; la circulation du fluide se réalise dans les espaces de la caisse 1 à claire-voie vers le fond de la cuve 5 où se situent les orifices d'aspiration 20 du circuit de pompage du fluide de transport 16. Ledit orifice 17 peut pénétrer également dans ce dit volume 18 d'une hauteur "h" de valeur égale, à 30% en plus ou en moins, à celle de la largeur de cet orifice 17. Ledit circuit 21 de pompage comporte à la base de la cuve 5 des bouches d'aspiration 20 situées dans un espace en-dessous de la caisse une fois immergée, dans le fond de la cuve 5, d'une manière uniformément répartie pour créer une circulation homogène dans ladite cuve : ceci peut être constitué par l'existence de plusieurs bouches d'aspiration réparties sur toute la surface comme indiqué sur les figures jointes, mais également par une seule aspiration centrale débouchant dans un cône divergeant vers le haut. Afin de donner des ordres de grandeur et des proportions de dimension, aux éléments décrits ci-dessus, car c'est la combinaison des différentes caractéristiques suivant l'invention, qui permet un bon succès et un bon rendement par rapport aux objectifs souhaités en particulier, pour une dimension de caisse standard de l'ordre de 1.200 mm x 1.200 mm de large, et d'une hauteur de 750 mm, la cuve 5 est de dimensions de l'ordre 1.500 mm x 1.500 mm également de section, et une hauteur de 1.800 mm; le canal d'amenée 7 est alors de largeur sensiblement égale à celle de ladite cuve, soit suivant l'axe de remplissage par rapport à l'orifice 17, mais également pouvant provenir de toute autre direction : les courbes étant possibles à l'arrivée dans ladite cuve, afin de permettre en particulier l'arrivée de plusieurs canaux en provenance de plusieurs systèmes de remplissage d'objets de plusieurs calibre et donc, la possibilité d'utiliser ledit système de remplissage à partir de plusieurs canaux d'arrivée. Lesdits canaux sont donc de largeur de l'ordre de 1.200 mm à 1.500 mm pour une cuve de 1.500 mm et de profondeur de 250 mm. La surface occupée par lesdits objets flottants en particulier des fruits pour 300 à 330 kg représentant le remplissage de la caisse aux dimensions ci-dessus, représente alors une surface de 12 m2 dans ledit canal. Considérant que le plus gros fruit ou objet flottant pouvant être manutentionné dans les conditions ci-dessus est de 140 mm, la hauteur ou largeur dudit orifice de remplissage 17 est alors également de 140 à 150 mm, et la hauteur de pénétration "h" de l'orifice dans le volume tampon 18, de 120 à 150 mm, afin de créer une sorte de jet d'eau à l'intérieur de ladite caisse pour faciliter son remplissage, et laisser le volume tampon autour de cet orifice stable et pouvant récupérer les fruits du fait de leur flotabilité une fois injectés, sans que ceux-ci soient perturbés par la continuité du remplissage. Dans les conditions ci-dessus de dimensions, l'orifice de remplissage 17 a également une longueur, transversalement à l'axe d'écoulement du fluide, de l'ordre de 800 mm environ. REVENDICATIONS 1. Dispositif de remplissage hydraulique de caisse (1) avec des objets flottants (8) à partir d'un canal d'amenée (7) et immergée par tout moyen de manutention vertical (4, 6), dans une cuve (5) remplie d'un fluide de transport (16), circulant par tout système de pompage (21, 22) entre cette cuve et ledit canal (7), lequel dispositif comporte un couvercle (10) venant fermer la partie supérieure de ladite caisse (1) et une goulotte (11) reliant des guides convergents (12) d'extrémité du canal (7) et un orifice (17) de remplissage situé dans ledit couvercle (10), caractérisé en ce que ledit orifice (17) d'axe vertical est rectangulaire, dont la longueur est située transversalement à l'axe d'écoulement du fluide, la paroi supérieure de ladite goulotte (11) est inclinée progressivement au moins et audessus depuis l'extrémité du canal (7) jusqu'audit orifice (17), le conduit (24) de raccordement entre cette goulotte et cet orifice étant de profil par rapport à l'axe d'écoulement du fluide en arrondi, et ledit couvercle (10) est d'une étanchéité donnée, assurée par tout moyen connu par rapport à ladite cuve (5), afin de conserver une pression contrôlée à l'intérieur de celle-ci, lors du fonctionnement dudit système de pompage durant la phase de remplissage. 2. Dispositif de remplissage hydraulique de caisses suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système de pompage (21, 22) comporte une dérivation (23) d'injection du fluide (16) au niveau des guides convergents (12) d'extrémité du canal (7) et sur toute la largeur du fond de celui-ci. 3. Dispositif de remplissage hydraulique de caisses suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la largeur de l'orifice rectangulaire vertical (17), égale à à la hauteur du conduit (24) est de dimension sensiblement supérieure à la plus grande dimension des objets flottants (8). 4. Dispositif de remplissage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la longueur dudit orifice (17) et du conduit (24) transversalement par rapport à l'axe d'écoulement du fluide, est de dimension supérieure à la moitié de la largeur de la caisse (1), et la paroi constituant le fond de ladite goulotte (11) est en continuité horizontale par rapport au fond du canal (7). 5. Dispositif de remplissage hydraulique de caisses suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le couvercle (10) comporte une jupe fermée périphérique (13), dont les dimensions correspondent à celles de ladite caisse (1), et dont le bord inférieur s' appuie sur la partie supérieure de celle-ci, afin de constituer un volume tampon (18) dans l'espace ainsi constitué en forme de cloche renversée, et ledit orifice (17) pénètre dans ce dit volume d'une hauteur "h" de valeur égale à 30% en plus ou en moins, à celle de la largeur de cet orifice. 6. Dispositif de remplissage hydraulique de caisses suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit couvercle (10) est une plaque pleine, et comporte une cornière périphérique (15) coopérant avec une cornière (14) d'arrêt périphérique fixée sur la cuve (5), afin de délimiter un espace donné réglable d'ouverture entre l'intérieur de celle-ci et le volume (19) situé au-dessus du couvercle (10), constituant ainsi ltétanchéité contrôlée voulue. 7. Dispositif de remplissage hydraulique de caisses suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le circuit (21) de pompage comporte des bouches d'aspiration (20) situées dans le fond de la cuve (5), d'une manière uniformément répartie pour créer une circulation homogène du fluide dans ladite cuve (5).