Brevet FR2706415A1 — publié le 19941223

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de remplissage sous vide. Plus précisément, l'invention concerne le remplissage sous vide d'un récipient avec une substance fluide qui peut être liquide ou semi-liquide, par exemple un produit cosmétique ou pharmaceutique. L'opération de remplissage sous vide a pour but d'éviter l'inclusion de bulles d'air dans la substance fluide contenue dans le récipient. Cette opération est généralement suivie d'une opération de fermeture du récipient, sous vide également. On garantit ainsi que la substance fluide contenue dans le récipient n'est pas en contact avec de l'air pendant son stockage, pour éviter toute pollution ou toute oxydation par l'air. On connaît divers dispositifs pour remplir sous vide un récipient avec une substance fluide, comportant: - un godet dans lequel peut être disposé un récipient à remplir, le récipient ayant une ouverture de remplissage qui est dirigée vers le haut lorsqu'il est disposé dans le godet, - une cloche adaptée à coiffer ledit godet pour définir avec celui-ci une chambre à vide, - un canal d'aspiration communiquant avec ladite chambre à vide pour y faire le vide, - un injecteur disposé verticalement dans la cloche pour injecter une dose de ladite substance fluide dans ledit récipient par son ouverture de remplissage, - une tige de commande de godet adaptée à soulever le godet pour l'amener en contact avec la cloche Un exemple d'un tel dispositif est donné dans le document EP-A-0 481 854. Toutefois, dans ces dispositifs, le canal d'aspiration est relié à la cloche, ce qui rend complexe le démontage et le nettoyage de l'ensemble formé par la cloche et l'injecteur. La présente invention a pour but de simplifier le démontage et le nettoyage de la cloche et de l'injecteur. Ce problème est important, dans la mesure où il est nécessaire de démonter régulièrement l'ensemble formé par la cloche et l'injecteur, en vue de nettoyer notamment l'injecteur. De plus, cet ensemble doit être aussi démonté lorsqu'on change de type de récipient à remplir, pour des questions de changement de dimensions du récipient. La présente invention a pour objet un dispositif de remplissage tel que défini précédemment, caractérisé en ce que le canal d'aspiration est formé dans la tige de commande, et le godet comporte au moins un orifice d'aspiration qui communique avec la chambre à vide et qui communique avec le canal d'aspiration au moins lorsque le godet est soulevé par la tige de commande de godet. Ainsi, le démontage et le nettoyage de l'ensemble formé par la cloche et l'injecteur sont simplifiés, puisque ces opérations ne nécessitent plus la déconnexion du conduit d'aspiration et l'accès au canal d'aspiration à l'intérieur de la cloche. En outre, cette simplification ne s accompagane pas d'une complexité plus grande de l'opération de remplacement du godet par un godet de taille différente, qui a lieu lorsqu'on change de type de récipient à remplir : en effet, le dispositif de l'invention n'implique aucune liaison mécanique supplémentaire sur le godet. Ainsi, le démontage et le nettoyage de l'ensemble cloche-injecteur, ou le remplacement du godet, sont aussi simples que respectivement le démontage et le nettoyage de l'injecteur ou le remplacement du godet sur un dispositif de remplissage à l'air libre. Selon une forme de réalisation avantageuse, la tige de commande comporte une extrémité supérieure dotée d'une valve de commande de vide, pour maintenir sous vide le canal d'aspiration tant que la chambre à vide communique avec l'atmosphère. Ainsi, on ne doit remettre sous vide que le volume laissé libre dans la chambre à vide, à chaque opération de remplissage. D'autre part, il est souhaitable de minimiser le volume laissé libre dans la chambre à vide au début de chaque opération de remplissage, pour obtenir une mise sous vide plus rapide et moins coûteuse. Dans ce but, selon un mode de réalisation, la cloche est montée verticalement coulissante sur l'injecteur et l'injecteur est fixe, et le dispositif comporte en outre: - des moyens pour déplacer la cloche verticalement, en lui appliquant une sollicitation élastique, - des moyens pour déplacer la tige de commande de godet verticalement, adaptés à exercer sur la tige de commande une force verticale supérieure à la force élastique exercée par les moyens pour déplacer la cloche, - des moyens de commande séquentielle, pour commander la valve de commande de vide, l'injecteur, les moyens pour déplacer la cloche et les moyens pour commander la tige de commande de godet, lesdits moyens de commande séquentielle étant programmés pour, lors de chaque opération de remplissage, déplacer la tige de commande de godet vers le haut, jusqu'à ce que l'injecteur soit engagé sensiblement à fond dans le récipient et solliciter élastiquement la cloche vers le bas, puis ouvrir la valve de commande de vide et descendre progressivement la tige de commande de godet en remplissant le récipient au moyen de l'injecteur. Ainsi, une grande partie du volume interne du récipient est occupé par l'injecteur avant la mise sous vide. Le volume à mettre sous vide est particulièrement réduit dans un mode particulier de réalisation où le récipient à remplir présente une paroi latérale cylindrique ouverte à son extrémité supérieure, l'injecteur a une forme cylindrique et présente un diamètre extérieur proche du diamètre intérieur de la paroi latérale du récipient, et la cloche est cylindrique et présente un diamètre extérieur proche du diamètre extérieur de la paroi latérale du récipient. Avantageusement, le dispositif comporte une pompe doseuse qui alimente l'injecteur en substance fluide, et la vitesse de descente de la tige de commande est réglée pour que l'augmentation du volume interne de la chambre à vide, due au déplacement de la chambre à vide par rapport à l'injecteur, soit exactement compensé par le débit de substance fluide déversée dans le récipient par la pompe doseuse à travers l'injecteur. Ainsi, du fait que la descente de la cloche et du godet se fait à volume libre constant de la chambre à vide, ce mouvement se fait avec un effort mécanique très faible et on maintient une dépression constante dans la chambre à vide. Selon une forme de réalisation, l'injecteur est fixé au dispositif par des moyens de fixation rapide, l'injecteur comporte un coulisseau saillant vers le haut pour commander l'ouverture dudit injecteur, le dispositif comporte un organe de commande du coulis seau de l'injecteur, qui est connecté audit coulis seau par emboîtement horizontal, les moyens pour déplacer la cloche sont connectés à la cloche par emboîtement horizontal, et les moyens pour déplacer la cloche peuvent être déconnectés de la cloche en même temps que l'organe de commande du coulisseau est déconnecté du coulis seau, par un mouvement de translation horizontale de l'injecteur et de la cloche. L'ensemble formé par l'injecteur et la cloche est alors facilement démontable et de la même façon que dans un appareil de remplissage à l'air libre, ce qui permet en outre la transformation assez simple d'une machine de remplissage à l'air libre en une machine de remplissage sous vide. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif comporte un support mobile horizontal doté de trous de positionnement qui peuvent recevoir chacun un godet, le dispositif comportant une station de remplissage comportant l'injecteur la cloche et la tige de commande de godet, disposé sous l'injecteur et adaptée à se rétracter sous le support mobile, la tige de commande de godet étant adaptée à s'emboîter de façon étanche sous le fond d'un godet en traversant un trou du support mobile pour se connecter audit au moins un orifice d'aspiration du godet et soulever ledit godet. L'invention a aussi pour objet un procédé pour remplir sous vide un récipient au moyen d'un dispositif tel que défini précédemment, dans lequel la cloche est montée verticalement coulissante sur l'injecteur et l'injecteur est fixe, ledit procédé comportant les étapes suivantes: - déplacer la tige de commande de godet vers le haut, jusqu'à ce que l'injecteur soit engagé sensiblement à fond dans le récipient, - solliciter élastiquement la cloche vers le bas, - descendre progressivement la tige de commande de godet en remplissant le récipient. Avantageusement, dans ce procédé, la vitesse de descente de la tige de commande est réglée pour que l'augmentation du volume interne de la chambre à vide, due au déplacement de la chambre à vide par rapport à l'injecteur, soit compensée par le débit de substance fluide déversée dans le récipient à travers l'injecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints Sur les dessins: - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de remplissage à l'air libre de l'art antérieur, - la figure 2 est une vue en coupe verticale partielle d'un exemple de dispositif selon l'invention avant l'opération de remplissage, - la figure 3 est une vue de détail de la figre 2, au début de l'opération de remplissage, et - la figure 4 est une vue similaire à la figure 3, pendant le remplissage. La figure 1, qui représente un dispositif de remplissage à l'air libre de l'art antérieur, est donné pour bien faire comprendre le principe des machines de remplissage. Les dispositifs du type de la figure I sont commercialisés par la société Kalix Dupuy, Palaiseau, France, notamment dans une machine de remplissage de tubes souples référencée KX 80 B, ainsi que dans d'autres machines de remplissage. Le dispositif de la figure 1 comporte un plateau horizontal 18, mis en rotation pas à pas dans la direction de la flèche 21. Le plateau 18 comporte des trous 19 verticaux qui sont régulièrement répartis sur sa périphérie. Dans chaque trou 19 est disposé un godet 2, qui est simplement posé. Dans les godets 2 sont disposés des récipients 1 ayant chacun une ouverture de remplissage la dirigée vers le haut. Les récipients 1 sont amenés chacun leur tour à une station de remplissage 20, par rotation du plateau 18. La station de remplissage 20 comporte une tige de commande 6 de godet et un injecteur 5, qui sont alignés verticalement. La tige de commande 6 est déplaçable verticalement dans le sens de la double flèche 22. Elle comporte une extrémité supérieure 6a élargie qui est rétractée sous le plateau 18 pendant la rotation dudit plateau, et qui est adaptée à traverser un trou 19 du plateau pour s'emboîter sous un godet 2 afin de le soulever, comme représenté sur la figure 1. Le godet 2 est soulevé jusqu'à ce que l'injecteur 5 soit engagé dans le récipient 1, de préférence sensiblement jusqu'au fond du récipient 1. Puis la tige 6 descend progressivement, pendant qu'on remplit le récipient 1 au moyen de I'injecteur 5. A la fin de l'opération, le godet 2 est déposé sur le plateau 18, et la tige de commande 6 est rétractée sous le plateau 18. L'injecteur 5 comporte une valve interne qui commande la distribution de substance fluide, généralement une valve à pointeau. Cette valve est commandée par un coulis seau 16 qui saille en partie supérieure de l'injecteur. Le coulis seau 16 comporte deux brides 16a horizontales, qui sont enagageés par simple emboîtement horizontal sur un levier de commande 17 en forme de fourchette, qui fait partie,d'un vérin 23, par exemple un vérin à air comprimé. Le levier 17 déplace le coulisseau 16 dans la direction de la double flèche 24. D'autre part, l'injecteur 5 est relié à une vanne trois voies 25, qui est elle-même reliée à une réserve 26 de substance fluide, et à une pompe doseuse 27. La pompe doseuse 27 est commandée par une tige 28, qui coulisse dans le sens de la double flèche 29. La vanne trois voies 25 est commandée par une tige de commande 30, déplaçable dans le sens de la double flèche 31 soit pour mettre en communication le réservoir 26 avec la pompe 27 afin de permettre à la pompe d'aspirer une dose de substance fluide, soit pour mettre en communictaion la pompe 27 avec l'injecteur 5. A intervalle de temps régulier, il est nécessaire de nettoyer le circuit qui contient la substance fluide. Pour cela, on démonte le réservoir 26, qui peut être fixé simplement par deux boulons sur la vanne trois voies 25, puis on déconnecte la tige de commande 30 de la vanne trois voies 25 au moyen de l'écrou 15 de type papillon ou similaire, puis on désolidarise la vanne trois voies 25, du bâti fixe 32 au moyen de la poignée 14 solidaire d'une tige filetée. On enlève alors d'un bloc la vanne trois voies 25 et l'injecteur 5, en effectuant un simple mouvement de translation horizontale pour déconnecter le coulisseau 16 de l'organe 17 en forme de fourchette. Lorsqu'on veut remplacer l'injecteur 5 pour remplir des récipients différents, on effectue la même opération et en outre on remplace les godets 2. Le principe général du remplissage à l'air ayant été exposé, un exemple de dispositif de remplissage sous vide selon l'invention va maintenant être décrit en regard des figures 2 à 4. Sur les figures 2 à 4, les références déjà employées pour la figure 1 désignent des éléments identiques ou similaires à ceux de la figure 1, et ne seront pas décrits à nouveau en détail ici. L'injecteur 5 de la figure 2 comporte une partie inférieure cylindirique sur laquelle coulisse une cloche à vide 3, également cylindrique dans cet exemple. Une garniture d'étanchéité 32 est interposée entre la cloche à vide 3 et l'injecteur 5. La cloche à vide 3 est déplaçable verticalement dans le sens de la double flèche 32, au moyen d'un vérin 9 à air comprimé, ou d'un autre moyen adapté à exercer une force élastique sur la cloche. La cloche 3 comporte deux brides horizontales 32, entre lesquelles est engagé un organe 33 du vérin 9, en forme de fourchette. La cloche 3 est connectée ou déconnectée à l'organe 33 par un simple mouvement de translation horizontale, en même temps que le coulisseau 16 est connecté ou déconnecté de l'organe 17. Le démontage de l'injecteur 5 et de la cloche 3 est donc aussi simple que le démontage de l'injecteur 5 de la figure 1 puisqu'aucune conduite de vide n'est connectée à la cloche à vide 3. Le godet 2 comporte un fond 2a percé d'orifices d'aspiration 2b. En outre, dans l'exemple réprésenté, dans le godet 2 est disposé une virole 34 dotée d'une bride 35 extérieure pour maintenir le récipient 1 dans le godet. La virole 34 a un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur du godet 2, et la bride 35 comporte des orifices d'aspiration 35a qui communiquent avec les orifices d'aspiration 2b du fond du godet. En outre, le godet 2 se prolonge vers le bas par une jupe périphérique 36 dans laquelle peut s'emboîter avec étanchéité la tête élargie 6a de la tige 6. La tige 6 est solidaire d'une butée 39 qui peut être soulevée par un levier 40, mobile dans la direction de la double flèche 41, la tige 6 descendant ensuite sous son propre poids lorsque le levier 40 est abaissé. La tige 6 est creuse et délimite un canal d'aspiration 7 vertical qui débouche axiaIement vers le haut hors de la tête 6a de la tige 6, et qui débouche latéralement au voisinage de l'extrémité inférieure de la tige 6 où il est connecté à un conduit flexible d'aspiration (non représenté) relié à une pompe à vide. En outre, le canal d'aspiration 7 est traversé par une tringle 37 qui se termine à son extrémité supérieure par une tête élargie 8 formant une valve de commande de vide et qui est adaptée à s'appliquer de façon étanche sur la face supérieure de la tête 6a, une garniture d'étanchéité 50 étant interposée entre les deux. L'extémité inférieure de la tringle 37 est connectée à un vérin pneumatique 38, alimenté en air par des conduits flexibles (non représentés), et adapté à déplacer la tringle 37 dans la tige 6. Tant que le godet 2 n'est pas soulevé jusqu'au contact de la cloche à vide 3 par la tige 6, la valve 8 reste fermée, et le canal 7 reste sous vide; ce qui tend à diminuer le volume d'air à vider lors de la mise sous vide. L'ensemble du dispositif de remplissage est commandé par un automate programmable 11. Lorsqu'un récipient doit être rempli, la tige 6 est levée de sorte que la tête 6a de la tige s'emboîte avec étanchéité dans la jupe 36 du godet 2, et le godet vient s'appliquer avec étanchété sous la cloche en définissant une chambre à vide 4 La cloche 3 est en même temps sollicitée élastiquement vers le bas pour le vérin 9, mais avec une force inférieure à celle exercée par la tige 6 vers le haut. La valve 8 est ensuite ouverte pour mettre sous vide la chambre à vide 4. Dans cette position, comme représenté sur la figure 3, l'injecteur 5 est de préférence introduit sensiblement au fond du récipient. Avantageusement, le récipient est un tube doté d'une paroi latérale cylindrique lb de diamètre voisin du diamètre extérieur de l'injecteur 5, avec son fond la ouvert dirigé vers le haut et un bouchon ou une pompe doseuse îc dirigée vers le bas, et la cloche à vide a un diamètre intérieur voisin du diamètre de la paroi latérale lb. Ainsi, le volume d'air à vider lors de la mise sous vide est minimal, puisque sensiblement tout le volume du godet est par ailleurs occupé par le récipient 1 et la virole 34. Ensuite, comme représenté sur la figure 4, on fait ensuite descendre la tige 6 au fur et à mesure que le récipient 1 est rempli, le vérin 9 maintenant la cloche à vide 3 appliquée contre le godet 2. Avantageusement, la vitesse de descente de la tige de commande 6 est réglée pour que l'augmentation du volume interne de la chambre à vide 4, due au déplacement de la chambre à vide 4 par rapport à l'injecteur 5, soit exactement compensé par le débit de substance fluide déversée dans le récipient 1 par la pompe doseuse 27 à travers l'injecteur 5 pour faciliter le mouvement de la cloche et du godet et maintenir un niveau de vide constant. Revendications 1.- Dispositif pour remplir sous vide un récipient (1) avec une substance fluide, comportant: - un godet (2) dans lequel peut être disposé un récipient (1) à remplir, le récipient ayant une ouverture de remplissage (la) qui est dirigée vers le haut lorsqu'il est disposé dans le godet, - une cloche (3) adaptée à coiffer ledit godet (2) pour définir avec celui-ci une chambre à vide (4), - un canal d'aspiration (7) communiquant avec ladite chambre à vide (4) pour y faire le vide, - un injecteur (5) disposé verticalement dans la cloche (3) pour injecter une dose de ladite substance fluide dans ledit récipient (1) par son ouverture de remplissage (la), - une tige de commande (6) de godet adaptée à soulever le godet (2) pour l'amener en contact avec la cloche (3), caractérisé en ce que le canaI d'aspiration (7) est formé dans la tige de commande (6), et le godet (2) comporte au moins un orifice d'aspiration (2b, 35a) qui communique avec la chambre à vide (4) et qui communique avec le canal d'aspiration (7) au moins lorsque le godet (2) est soulevé par la tige de commande (6) de godet. 2.- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la tige de commande (6) comporte une extrémité supérieure (6a) dotée d'une valve (8) de commande de vide, pour maintenir sous vide le canal d'aspiration (7) tant que la chambre à vide communique avec l'atmosphère. 3.- Dispositif selon la revendication I ou la revendication 2, dans lequel la cloche (3) est montée verticalement coulissante sur I'injecteur (5) et l'injecteur est fixe, et comportant en outre: - des moyens (9) pour déplacer la cloche (3) verticalement, en lui appliquant une sollicitation élastique, - des moyens (40) pour déplacer la tige de commande (6) de godet verticalement, adaptés à exercer sur la tige de commande une force verticale supérieure à la force élastique exercée par les moyens (9) pour déplacer la cloche (3), - des moyens (11) de commande séquentielle, pour commander la valve (8) de commande de vide, l'injecteur (5), les moyens (9) pour déplacer la cloche et les moyens (40) pour commander la tige de commande, lesdits moyens (11) de commande séquentielle étant programmés pour, lors de chaque opération de remplissage, déplacer la tige de commande (6) de godet vers Ie haut, jusqu'à ce que l'injecteur (5) soit engagé sensiblement à fond dans le récipient (1) et solliciter élastiquement la cloche (3) vers le bas, puis ouvrir la valve (8) de commande de vide et descendre progressivement la tige de commande (6) de godet en remplissant le récipient (1) au moyen de l'injecteur (5). 4.- Dispositif selon la revendication 3, dans lequel le récipient (1) à remplir présente une paroi latérale cylindrique (lb) ouverte à son extrémité supérieure (la), l'injecteur (5) a une forme cylindrique et présente un diamètre extérieur proche du diamètre intérieur de la paroi latérale (lb) du récipient, et la cloche (3) estcylindrique et présente un diamètre extérieur proche du diamètre extérieur de la paroi latérale (lb) du récipient 5.- Dispositif selon la revendication 3 ou la revendication 4, comportant une pompe doseuse (27) qui alimente l'injecteur (5) en substance fluide, et dans lequel la vitesse de descente de la tige de commande (6) est réglée pour que l'augmentation du volume interne de la chambre à vide (4), due au déplacement de la chambre à vide (4) par rapport à l'injecteur (5), soit compensée par le débit de substance fluide déversée dans le récipient (1) par la pompe doseuse (27) à travers l'injecteur (5). 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel l'injecteur (5) est fixé au dispositif par des moyens de fixation rigide (14), l'injecteur comporte un coulisseau (16) saillant vers le haut pour commander l'ouverture dudit injecteur, le dispositif comporte un organe (17) de commande du coulisseau de l'injecteur, qui est connecté audit coulisse au par emboîtement horizontal, les moyens (9) pour déplacer la cloche sont connectés à la cloche (3) par emboîtement horizontal, et les moyens (9) pour déplacer la cloche peuvent être déconnectés de la cloche (3) en même temps que l'organe (17) de commande du coulisseau est déconnecté du coulisseau, par un mouvement de translation horizontale de l'injecteur (5) et de la cloche (3). 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif comporte un support mobile (18) horizontal doté de trous de positionnement (19) qui peuvent recevoir chacun un godet (2), le dispositif comportant une station de remplissage (20) comportant l'injecteur (5) la cloche (3) et la tige de commande (6) de godet, disposé sous l'injecteur et adaptée à se rétracter sous le support mobile (18), la tige de commande (6) de godet étant adaptée à s'emboîter de façon étanche sous le fond d'un godet (2) en traversant un trou (19) du support mobile (18) pour se connecter audit au moins un orifice d'aspiration (2b, 35a) du godet et soulever ledit godet (2). 8.- Procédé pour remplir sous vide un récipient (1) au moyen d'un dispositif selon la revendication 1, dans lequel la cloche (3) est montée verticalement coulissante sur l'injecteur (5) et l'injecteur est fixe, ledit procédé comportant les étapes suivantes: - déplacer la tige de commande (6) de godet vers le haut, jusqu'à ce que l'injecteur (5) soit engagé sensiblement à fond dans le récipient (1), - solliciter élastiquement la cloche (3) vers le bas, - descendre progressivement la tige de commande (6) de godet en remplissant le récipient (1). 9.-Procédé selon la revendication 8, dans lequel la vitesse de descente de la tige de commande (6) est réglée pour que l'augmentation du volume interne de la chambre à vide (4), due au déplacement de la chambre à vide (4) par rapport à l'injecteur (5), soit compensée par le débit de substance fluide déversée dans le récipient (1) à travers l'injecteur (5).