Brevet FR2734253A1 — publié le 19961122

L'invention concerne un procédé permettant d'introduire un bouchon de liège ou d'autre matériau élastiquement compressible dans un récipient préalablement rempli, sans créer dans le récipient une élévation indésirable de la pression interne à l'occasion de l'enfoncement du bouchon dans la partie du récipient destinée à le recevoir. Ce procédé permet, au moment de l'enfoncement du bouchon dans le récipient, I'échappement de l'air ou du gaz présent dans le volume destiné à être occupé par le bouchon. L'invention conceme aussi les dispositifs permettant de mettre en oeuvre le procédé. Les récipients d'emballage de produits liquides ou solides, alimentaires ou autres, sont souvent obturés par un bouchon en matériau élastiquement compressible: liège, matériau cellulaire, ou autre, introduit dans une partie du récipient appelée ci-après goulot. Les dimensions transversales du bouchon à l'état libre sont supérieures à celles du goulot de manière à ce que la pression du bouchon sur les parois du goulot assure l'étanchéité. Dans les procédés connus, I'introduction du bouchon dans le goulot nécessite qu'il soit préalablement comprimé transversalement, ce qui peut être effectué manuellement, ou mécaniquement par la machine à boucher, appelée ci-après: boucheuse. Après compression dans le dispositif approprié de la boucheuse (appelé ci-après: compresseur), le bouchon est poussé dans le goulot par une tige-poussoir le forçant à glisser axialement du compresseur vers le goulot, qui a été préalablement amené par la boucheuse au contact du compresseur ou de la pièce de guidage associée au compresseur. Lors de son transfert vers le goulot, le bouchon tend à reprendre ses dimensions initiales, venant très rapidement s'appliquer contre les parois du goulot. Ce contact bouchongoulot se produit quasi-instantanément à l'entrée du goulot, le bouchon se comporte alors comme un piston lors de l'enfoncement, provoquant la compression de l'air ou du gaz présent dans le goulot. Le rapport entre le volume initial de ce gaz et son volume final peut être important (5 et plus) entraînant une pression de plusieurs centaines de kiloPascals. Cette pression est généralement indésirable. Elle tend à disparaître grâce aux défauts d'étanchéité du bouchon ou de l'interface bouchongoulot,ou bien grâce à la dissolution du gaz dans le liquide, ce qui peut demander une durée de plusieurs minutes à plusieurs heures (bouchons de liège standards). Si pendant cette durée le récipient est couché, le contenu liquide aura tendance à s'infiltrer dans le bouchon ou dans son interface avec le goulot, ou à fuir à l'extérieur du récipient. (Dans le cas des bouteilles de vin, on parle alors de "bouteilles couleuses", cause importante de mauvaise qualité ou de rebut des bouteilles). Cette durée est incompatible avec les impératifs industriels, les récipients pouvant être couchés et emballés très peu de temps après bouchage. Pour pallier cet inconvénient, une méthode habituellement employée lors du bouchage des bouteilles de liquides alimentaires consiste à créer un vide partiel dans le goulot avant d'introduire le bouchon, au moyen d'une pompe à vide connectée au système de bouchage, et d'automatismes adaptés (pressostat, servovalve, séquenceurs et temporisations). Ceci impose l'utilisation d'une boucheuse perfectionnée, spécialement équipée, en bon état de marche, et convenablement utilisée. En effet plusieurs causes peuvent compromettre l'efficacité du vide: - mauvais réglage de la valeur du vide (un vide excessif peut aspirer le liquide, un vide insuffisant sera inefficace). - mauvais réglage des temporisations entraînant un vide insuffisant. - cadence trop rapide empêchant de maîtriser la séquence d'application de vide. - usure ou encrassement des pièces de la boucheuse entraînant un défaut d'étanchéité et donc un vide insuffisant. - défaut de forme du goulot entraînant un défaut d'étanchéité et un vide insuffisant, etc. Une autre méthode consiste à multiplier le nombre de têtes de bouchage sur la boucheuse, chacune des têtes travaillant à une vitesse suffisamment lente pour éviter les effets néfastes des cadences élevées. Une telle boucheuse est d'autant plus onéreuse que le nombre de têtes est élevé. Une autre méthode consiste à introduire dans le goulot, en plus du bouchon et au contact d'une de ses génératrices, une aiguille ou un objet allongé qui permet l'échappement de l'air, avant d'être lui-méme extrait. Cette méthode à tendance à altérer le bouchon et donc à nuire à la qualité du bouchage. La présente invention à pour but d'éviter de recourir à l'utilisation du vide sur les boucheuses, que ce soit sur les boucheuses nouvelles lors de leur conception ou de leur construction, ou sur les boucheuses existantes. Le vide est alors remplacé par un dispositif donnant plus facilement un résultat identique ou meilleur, autant sur les boucheuses perfectionnées que sur les boucheuses simples. Un autre objectif est de garantir une bonne qualité de bouchage malgré des conditions qui seraient défavorables avec une boucheuse classique: -Défaut de forme du goulot. -Usure ou encrassement de la boucheuse, etc. Un autre objectif est d'autoriser aux boucheuses des cadences de travail plus rapides. En effet l'absence de surpression dans les récipients bouchés permet d'éviter un temps de repos après bouchage et autorise des cadences supérieures pour l'ensemble de la chaine d'embouteillage. La cadence limite devient alors celle liée à la vitesse limite admissible de déformation du bouchon, très supérieure aux cadences de travail habituelles (double, triple, ou même plus). Un autre objectif est de permettre un bouchage de haute qualité, réservé habituellement aux bouche uses très onéreuses, au moyen des bouche uses économiques utilisées par les conditionneurs ou exploitants désirant limiter le coût de leurs équipements. Un autre objectif est de permettre un bouchage de haute qualité tout en utilisant une cadence beaucoup plus rapide que les cadences lentes habituellement réservées aux embouteillages de produits haut de gamme. Un autre objectif est d'obtenir tout le bénéfice possible de l'utilisation de bouchons de bonne qualité, dont les avantages sont souvent compromis par une opération de bouchage défectueuse. Un autre objectif est d'autoriser, à qualité de bouchage égale, I'utilisation de bouchons de qualité commerciale inférieure, dont les défauts sont souvent révélés ou amplifiés par la surpression consécutive à un bouchage défectueux. Un autre objectif est de permettre de positionner avec précision et de manière stable le bouchon à la hauteur désirée dans le goulot sans que ce positionnement ne soit gêné par la contrepression au moment de l'enfoncement, ni modifié par celle une fois l'opération de bouchage terminée. Un autre objectif est de permettre, si l'utilisateur le désire, de régler la pression inteme du récipient, après bouchage, à une valeur choisie, différente de la pression atmosphérique (supérieure ou inférieure). A cet effet l'invention conceme un procédé de bouchage d'un récipient, ainsi que les dispositifs permettant de mettre en oeuvre le procédé, par mise en place d'un bouchon en matériau compressible dans le goulot du récipient, selon lequel on comprime le bouchon pour l'amener à une dimension transversale inférieure à la dimension transversale intérieure du goulot, et on introduit le bouchon ainsi comprimé dans le goulot, caractérisé en ce qu'on introduit le bouchon, après sa compression transversale, dans un manchon dont la dimension transversale extérieure à l'état vide est au plus égale à la dimension transversale intérieure minimale du goulot, le dit manchon étant introduit (préalablement ou simultanément) dans le goulot, et on retire le manchon en maintenant le bouchon dans le goulot. Ce retrait du manchon peut être obtenu soit par un mouvement vers le haut du manchon seul, le bouchon et le récipient restant immobiles, soit par un mouvement simultané vers le bas du bouchon et du récipient, le manchon restant immobile. En effet l'invention met en oeuvre des mouvements axiaux combinés du bouchon, du manchon, et du récipient de manière à ce que, à partir de l'instant ou le bouchon commence à s'immobiliser dans le goulot, et en considérant les mouvements dans un repère géométrique lié au récipient, le bouchon et le récipient paraîtraient immobiles et seul le manchon se déplacerait pour s'extraire du goulot en laissant le bouchon à sa place dans le goulot. L'espace entre le manchon et le goulot, même s'il est très faible, ou bien une forme appropriée du manchon (rainures, cannelures, porosité, manchon constitué d'éléments longitudinaux séparés, manchon fendu, etc), permettent l'échappement du gaz présent dans le goulot.De plus, si on le désire, on peut provoquer lors du retrait du manchon un mouvement relatif du bouchon par rapport au goulot, permettant d'obtenir dans le récipient après bouchage une pression différente de la pression atmosphérique (supérieure ou inférieure). Ce mouvement relatif peut être provoqué par une adaptation appmpriée des systèmes de la boucheuse qui commandent les mouvements combinés du bouchon, du récipient, et du manchon. Le procédé objet de l'invention peut être mis en oeuvre sur les boucheuses existantes, oubien au moment de la conception ou de la construction de nouvelles boucheuses. La mise en oeuvre du procédé peut être effectuée au moyen de dispositifs appropriés à intégrer aux boucheuses. Un de ces dispositifs est décrit ci-après à titre d'exemple non limitatif de réalisation, afin de faire ressortir les caractéristiques et les avantages de l'invention. Ce dispositif et les dispositifs similaires font partie de l'invention. L'opération de bouchage telle qu'effectuée par le procédé objet de l'invention peut être décrite par la succession des quatre phases schématisées par les figures 1 à 4 du dessin annexé ci-après. Ces quatre phases sont liées entre elles, certaines étant simultanées. Dans la description du dispositif présenté comme exemple de réalisation il est fait référence aux diverses pièces représentées sur le dessin annexé ci-après dans lequel: - La figure 1 est un schéma représentant en coupe longitudinale les moyens essentiels mis en oeuvre dans le procédé, dans la phase initiale (phase i) du bouchage où le bouchon (1) est comprimé radialement dans le compresseur (2). Les autres pièces de la boucheuse ne sont pas représentées, car pas utiles pour la compréhension du procédé. - La figure 2 est un schéma analogue représentant la phase 2 du procédé, où le bouchon (1) toujours comprimé est poussé axialement par la tige-poussoir (3) de manière à se retrouver dans le manchon (4). - La figure 3 est un schéma analogue représentant la phase 3 du procédé où le récipient est soulevé axialement de manière à ce que le manchon (4) pénètre dans le goulot (5) lui-même guidé par la tulipe (6), d'une longueur réglée préalablement en fonction de l'enfoncement désiré. - La figure 4 est un schéma analogue représentant la phase 4 du procédé, où le bouchon (1) est poussé, par la tige-poussoir (3), du manchon (4) vers le goulot (5) pendant que le goulot (5) est déplacé vers le bas à une vitesse sensiblement identique de manière à se libérer du manchon (4). Dans une variante de réalisation correspondant à la majorité des applications, le procédé permet de réaliser l'essentiel de l'opération de bouchage, à savoir la mise en place du bouchon dans le goulot à une position déterminée, sans créer dans le récipient de surpression indésirable à l'occasion de l'enfoncement du bouchon. Pour certaines applications le procédé permet aussi de créer dans le récipient une surpression ou une dépression, à une valeur déterminée par les besoins de ces applications. Ce résultat peut être obtenu en utilisant le bouchon comme un piston au moment où il commence à être extrait du manchon et où il vient s'appliquer sur les parois du goulot, en provoquant un glissement relatif du bouchon dans le goulot. Si ce glissement relatif est dans le sens de l'intérieur du récipient vers l'extérieur, on obtient dans le récipient une dépression résiduelle après bouchage. Si ce glissement relatif est dans le sens de l'extérieur du récipient vers l'intérieur, on obtient dans le récipient une surpression résiduelle après bouchage. Pour obtenir le dit glissement relatif, il suffit d'agir convenablement sur l'amplitude, la vitesse et la synchronisation des divers mouvements de la boucheuse (généralement des systèmes à cames et galets de formes adaptées) qui provoquent le déplacement de la tige-poussoir(3), du manchon(4), et du goulot(5). Le manchon (4), de forme globalement tubulaire, en matériau rigide ou souple, est placé à la sortie du compresseur de la boucheuse, à la place ou à la suite de la pièce de guidage située à la sortie du compresseur sur la plupart des boucheuses. Ce manchon, lorsqu'il est vide et à l'extérieur du récipient, a pour diamètre intérieur un diamètre égal, ou légèrement supérieur, au diamètre intérieur du compresseur en position fermée, tel qu'il est à le fin de la phase 1 et au cours de la phase 2 (fig 1 et 2). Le manchon, lorsqu'il est vide et à l'extérieur du récipient, a pour diamètre extérieur un diamètre légèrement inférieur au diamètre minimum possible pour le goulot du récipient, diamètre donné par les tolérances normalisées de fabrication des récipients.Le manchon a pour longueur une longueur supérieure ou égale à la longueur maximale des bouchons utilisés, longueur donnée par les tolérances normalisées de fabrication des bouchons. Dans d'autres exemples de réalisation, le manchon peut être de forme approximativement tubulaire, mais composé de plusieurs éléments longitudinaux séparés, avec ou sans recouvrement entre eux, de manière à être transversalement compressible ou expansible. II peut aussi, dans le même but, être fendu selon une ou plusieurs génératrices. Lorsque le manchon est transversalement déformable (en matériau souple, ou fendu, ou composé de plusieurs éléments longitudinaux), il se dilate au moment où il contient le bouchon et vient s'appuyer, au moins partiellement, contre la paroi intérieure du goulot. Cette dilatation peut avoir pour effet de limiter la déformation du bouchon. Le manchon, lors de la phase 3, pénêtre dans le goulot, les phases 1, 2, et 3 pouvant être simultanées. L'air ou le gaz présent dans le goulot s'échappe alors par la périphérie du manchon ou par les passages qui lui permettent de s'écouler: rainures, cannelures, porosité, discontinuités, fentes, etc (fig 3). Le système de guidage appelé: tulipe (6), est destiné à centrer le goulot (5) du récipient de manière à ce que le manchon (4) pénêtre dans le goulot lors du mouvement vertical du récipient vers sa position de bouchage. Cette tulipe peut être constituée d'une pièce tronconique dont le grand diamètre est orienté vers le bas, et le petit diamètre coulisse autour du manchon, permettant l'enfoncement du manchon dans le goulot La tulipe peut être maintenue en position basse par un ressort lors des phases intermédiaires entre opérations de bouchage. Ce ressort, ou un dispositif équivalent, permet aussi de repousser vers le bas le récipient lors de la phase 4, en particulier si on crée dans le récipient une dépression par extraction partielle du bouchon (fig 4). La tige-poussoir (3) et son système de translation axiale associé, est destinée à pousser le bouchon (1) déja comprimé, du compresseur (2) vers le manchon (4) (phase 2), puis du manchon (4) vers le goulot (5) (phase 4). Le mouvement de la tige-poussoir (3) est en fait continu de la phase 2 à la phase 4, le mouvement vers le bas du récipient démarre au plus tard, pour la majorité des applications, à l'instant où le bouchon (1) commence à sortir du manchon (4). Le bouchon (1) se met en place dans le goulot (5) sans glissement, de part la simple dilatation du matériau, si on veut que la pression du gaz reste exactement celle qui régnait dans le goulot avant l'opération. Si on veut que la pression soit différente, on règle la synchronisation des mouvements de la tige-poussoir et du récipient de manière à avoir un glissement du bouchon dans le goulot après sa sortie partielle du manchon, dans le sens approprié pour obtenir dans le récipient une dépression ou une surpression, selon les besoins de l'utilisateur. Cette tige-poussoir (3) existe déja sur les boucheuses, mais doit être modifiée ou remplacée. En effet l'invention met en oeuvre un mouvement d'enfoncement d'une longueur totale légèrement supérieure à la somme des longueurs du compresseur et du manchon. Ce mouvement axial est produit par le dispositif approprié de la boucheuse, généralement un système à came et galet, dont la came doit être prévue avec une longueur de course et un profil convenables (fig4). Le dispositif comporte aussi un système de translation verticale du récipient selon un axe coïncidant avec celui du compresseur fermé et du poussoir, destiné à déplacer verticalement vers le haut le récipient de manière à ce que le manchon (4) pénètre dans le goulot (5), puis verticalement vers le bas pour libérer le récipient du manchon et permettre le mise en place du bouchon (1) dans le goulot Ce mouvement axial est produit par le dispositif approprié de la boucheuse, généralement un système à came et galet dont la came doit être prévue avec une longueur de course et un profil convenables. Les deux mouvements mentionnés ci-dessus, à savoir celui du récipient (5) vers le bas et celui de la tige-poussoir (3) vers le bas (au moins la 2ème moitié de ce demier, quand la tige-poussoir se trouve engagée dans le manchon (4)) se produisent simultanément et à vitesse sensiblement identique, par exemple par un choix approprié de la forme des cames correspondantes et de leur position de synchronisation (fig 4). En effet l'invention met en oeuvre des mouvements axiaux combinés de la tigepoussoir (3) (et donc du bouchon (1)), du manchon (4), et du récipient (5) de manière à ce que, à partir de l'instant ou le bouchon commence à s'immobiliser dans le goulot, et en considérant les mouvements dans un repère géométrique lié au récipient, le bouchon et le récipient paraîtraient immobiles et seul le manchon se déplacerait pour s'extraire du goulot en laissant le bouchon à sa place dans le goulot (fig 4). Le réglage de la profondeur d'enfoncement du bouchon (1) dans le goulot (5) se fait par ajustement de la position relative du goulot (5) et de la tige-poussoir (3) lors de la phase 4, par une action convenable sur les dispositifs appropriés de réglage de la boucheuse. Les mouvements de translation verticale évoqués ci-dessus peuvent être combinés aux autres mouvements (rotations, translations horizontales) produits par la boucheuse lors des opérations complémentaires à l'opération de bouchage (remplissage, mise à niveau, injection de gaz, approche et évacuation des récipients, etc) II est à noter que, dans les descriptions ci-dessus, le sens et la direction des mouvements sont mentionnés relativement à un exemple de réalisation. Dans d'autres réalisations la direction de l'axe du système peut ne pas être verticale, et le mouvement vers le haut de certaines pièces peut être remplacé par un mouvement vers le bas d'autres pièces. REVENDICATIONS 1/ Procédé de bouchage d'un récipient par mise en place d'un bouchon (1) en matériau compressible dans le goulot (5) du récipient, selon lequel on comprime le bouchon (1) pour l'amener à une dimension transversale inférieure à la dimension transversale intérieure du goulot (5), et on introduit le bouchon (1) ainsi comprimé dans le goulot (5), caractérisé en ce qu'on introduit le bouchon (1) après sa compression transversale dans un manchon (4) dont la dimension transversale extérieure à l'état libre est au plus égale à la dimension transversale intérieure minimale du goulot (5), le dit manchon (4) étant introduit préalablement ou simultanément dans le goulot (5), et on retire le manchon (4) en maintenant le bouchon (1) dans le goulot (5). 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz présent dans le goulot (5) s'échappe hors du goulot (5) par la périphérie du manchon (4), ou par des passages ménagés dans le manchon (rainures, cannelures, porosités, discontinuités, fentes, etc), simultanément à l'introduction du manchon (4) et du bouchon (1) dans le goulot (5). 3/ Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lors de la phase où on extrait le manchon (4) du goulot (5) en maintenant le bouchon (1) à l'intérieur du goulot (5), on crée un mouvement relatif du bouchon (1) par rapport au goulot (5), provoquant ainsi dans le récipient après bouchage une pression résiduelle différente de la pression atmosphérique. 4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dit mouvement relatif est dans le sens de l'intérieur du récipient vers l'extérieur, provoquant ainsi dans le récipient après bouchage une dépression résiduelle. 5/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dit mouvement relatif est dans le sens de l'extérieur du récipient vers l'intérieur, provoquant ainsi dans le récipient après bouchage une surpression résiduelle. 6/ Dispositif de bouchage d'un récipient par mise en place d'un bouchon (1) en matériau compressible dans le goulot (5) du récipient, selon lequel on comprime le bouchon (1) pour l'amener à une dimension transversale inférieure à la dimension transversale intérieure du goulot (5), et on introduit le bouchon (1) ainsi comprimé dans le goulot (5), le dit dispositif permettant la mise en oeuvre de l'un des procédés évoqués dans l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon (4) dont la dimension transversale extérieure à l'état vide est au plus égale à la dimension transversale intérieure minimale du goulot (5), manchon dans lequel le bouchon (1) est introduit après sa compression transversale. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon (4) est un tube rigide. 8/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le manchon (4) est un tube comportant des passages qui permettent à l'air ou au gaz de s'écouler le long du dit manchon (rainures, cannelures, porosités, discontinuités, fentes, etc). 9/ Dispositif selon l'une des revendication 6 ou 8, caractérisé en ce que le manchon (4) est transversalement déformable, soit par l'élasticité du matériau qui le constitue, soit par le fait qu'il est fendu selon une ou plusieurs génératrices, soit par le fait qu'il est composé de plusieurs éléments longitudinaux séparés, avec ou sans recouvrement entre eux.