Brevet FR2745376A1 — publié le 19970829

Doseur débitmétrioue La présente invention concerne un doseur débitmétrique, particulièrement destiné à fournir des débits contrôlés de produits visqueux ou adhérents. Bien que pouvant être utilisé dans de nombreux domaines industriels où le dosage de tels produits est nécessaire, le doseur selon l'invention est particulièrement destiné au dosage de colles, mastics ou produits agroalimentaires. On connaît déjà des dispositifs de dosage comportant une chambre cylindrique et un piston de dosage mobile axialement dans cette chambre. Le produit à doser est amené sous pression dans la chambre, en passant par une vanne d'entrée, simultanément avec un recul du piston. Lorsque la chambre est remplie, la vanne d'entrée est fermée. Pour la distribution et le dosage du produit, on ouvre une vanne de sortie et on commande le déplacement en sens inverse du piston, pour repousser le produit contenu dans la chambre par la vanne de sortie. La quantité de produit est bien évidemment fonction du déplacement du piston, et, par un contrôle de ce déplacement, on peut ainsi doser précisément en volume le produit distribué. Dans les doseurs connus, les orifices d'entrée et de sortie du produit sont classiquement situés vers la même extrémité de la chambre. I1 en résulte que c'est le produit entré en dernier lieu dans la chambre qui en ressort en premier lorsque le piston est poussé vers cette extrémité. De même, le produit entré en premier en sort en dernier, et donc son temps de séjour dans le doseur est plus long que celui du produit entré en premier, ce qui peut entraîner des variations de qualité du produit distribué, si celui-ci et susceptible d'évoluer pendant son temps de séjour dans le doseur, comme une colle, un mastic ou un produit agro alimentaire. A la limite, le produit situé au contact du piston ou à proximité directe de celui-ci peut même ne jamais être renouvelé.Dans le cas d'une colle ou d'un mastic, ce produit stagnant dans la chambre peut durcir ou adhérer et nuire au déplacement du piston. La présente invention a pour but de résoudre ces problèmes et vise particulièrement à proposer un doseur assurant la distribution d'un produit de qualité constante, en évitant toute stagnation du produit dans la chambre, et, en conséquence, à assurer un taux de disponibilité maximale du doseur en réduisant les opérations de maintenance nécessaires. Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un doseur débitmétrique comportant une chambre de dosage ayant un orifice de sortie à une extrémité, un orifice d'entrée, et un piston de dosage mobile dans la chambre entre une position de fin de remplissage et une position de fin de refoulement dans laquelle la surface frontale du piston est située à proximité de l'orifice de sortie, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée débouche dans la chambre à un niveau situé au voisinage de la surface frontale du piston en position de fin de remplissage, et au moins une rainure est réalisée dans la paroi de la chambre entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie. Comme les doseurs connus, le doseur selon l'invention fonctionne alternativement avec une phase de remplissage de la chambre et une phase de dosage. Lors de la phase de dosage, le piston est déplacé vers l'orifice de sortie par lequel le produit à doser est expulsé, en passant par une vanne de sortie. Arrivé en fin de course, la phase de remplissage est initiée en fermant la vanne de sortie et en ouvrant une vanne d'entrée par laquelle le produit est amené, généralement sous pression, dans le doseur, dont la chambre se remplit sitrultanément avec le déplacement en sens inverse du piston Sans le doseur selon la présente invention, le produit arrive dans le doseur par un orifice d'entrée situé à une certaine distance axiale de l'orifice de sortie, cette distance étant sensiblement égale à la course maximale possible du piston.Le produit arrive donc dans une zone de la chambre qui est occupée par le piston tant que celui-ci n'est pas en position de fin de remplissage. Comme le piston est monté coulissant pratiquement sans jeu dans la dite chambre, le produit est donc forcé à circuler dans la rainure, réalisée dans la paroi de la chambre et obturée latéralement par la surface latérale du piston, vers l'extrémité de cette rainure débouchant au voisinage de l'orifice de sortie.Au cours de la remontée du piston, la rainure est progressivement mise en communication directe avec le volume intérieur de la chambre. I1 s'ensuit que le produit remplit progressivement la chambre en couches continûment successives à partir de l'orifice de sortie, jusqu'à ce que le piston arrive à sa position de fin de remplissage, dans laquelle la surface frontale du piston est alors située au voisinage de l'orifice d'entrée. Autrement dit, le produit entrant dans la chambre arrive toujours juste sous la surface frontale du piston en se superposant au produit introduit auparavant. A la fin de la phase de remplissage, le produit entré en premier dans la chambre est donc situé au fond de celle-ci, vers l'orifice de sortie, et le produit entré en dernier est situé en partie haute de la chambre, juste sous le piston. On comprendra aisément que, à partir de cet état, la vanne d'entrée étant alors refermée et la vanne de sortie ouverte, un déplacement du piston en direction de l'orifice de sortie provoquera une expulsion progressive du produit, dans le même ordre que lors du remplissage. Selon une disposition préférentielle, la rainure est hélicoïdale. Cette disposition améllore encore la répartition du produit entrant dans la chambre en le répartissant non seulement en couches successivement superposées selon la direction axiale de la chambre mais aussi en faisant tourner autour de cette direction axiale la zone d'arrivée du produit dans la chambre. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va être faite à titre d'exemple d'un dispositif d'encollage comportant un doseur conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue latérale du dispositif d'encollage montant le doseur en coupe, le piston étant en position de fin de refoulement - la figure 2 est une vue en coupe du seul doseur, le piston étant en position de fin de remplissage; - la figure 3 est une vue de détail en coupe selon la ligne III-III de la figure 2. Le dessin de la figure 1 représente un ensemble de distribution et de dosage pour déposer de la colle, par exemple sous forme d'un cordon, sur la surface d'un objet 1. Ce dispositif comporte le doseur 2, et une groupe de motorisation 3. Sont également représentés schématiquement sur les dessins, un dispositif d'alimentation en colle sous pression 4 comprenant par exemple, de manière connue en soi, un réservoir de colle et une pompe à haute pression, et un boîtier de commande et de régulation 5. Le doseur 2 comprend un corps de doseur 21 dans lequel est réalisé un alésage traversant formant une chambre de dosage 22 dans laquelle un piston 23 allongé est monté coulissant axialement. Un bloc d'adaptation 24 est fixé sous le corps de doseur et porte une vanne de sortie 25, dont l'extrémité inférieure constitue une buse 26 d'application de la colle. Une vanne d'entrée 27 est fixée également sur le corps de doseur 21, et porte un raccord 28 à clapet antiretour, pour y raccorder un conduit d'alimentation provenant du dispositif d'alimentation sous pression 4. Les deux vannes d'entrée 27 et de sortie 25 sont par exemple des vannes à pointeau à commande pneumatique, de type connu en soi. Dans la partie inférieure du corps de doseur 21 est réalisée une rainure hélicoïdale 41, par exemple de section trapézoïdale. Cette rainure est réalisée jusqu'à la face inférieure du corps de doseur 21, sur laquelle est fixée le bloc d'adaptation 24. Un orifice d'entrée 42 est percé dans le corps 21 et met en communication l'extrémité supérieure de la rainure 41 avec la sortie de la vanne d'entrée 27. Un orifice de sortie 43 est percé dans le bloc d'adaptation 24, débouchant à l'extrémité inférieure de l'alésage du corps 21 et mettant en communication la chambre 22 avec l'entrée de la vanne de sortie 25. Le piston 23 coulisse avec un jeu fonctionnel dans l'alésage du corps 21 et son guidage est par ailleurs assuré dans la partie supérieure du corps par une bague 44. L'étanchéité entre le corps de doseur et le piston est assurée, juste au-dessus de l'extrémité supérieure de la rainure 41, par un ensemble de joints 45 placé sous la bague 44, elle-même maintenue par un presse-étoupe 46 vissé dans le corps de doseur 21. Sur le dessin de la figure 1, le piston 23 est représenté dans la position de fin de refoulement, c'està-dire en fin de course bas, la face frontale 47 du piston étant située sensiblement au niveau de la face inférieure du corps 21, juste au-dessus de l'orifice de sortie 43. On notera que, la hauteur du piston est déterminée pour que, dans cette position, l'extrémité supérieure du piston reste guidée dans la bague 44. Sur la figure 2, le piston est représenté en fin de course haut, c'est-à-dire en position ne fin de remplissage, la face inférieure du piston étant alors située juste au niveau de l'extrémité supérieure de la rainure hélicoïdale 41 dans laquelle débouche l'orifice d'entrée 42. On notera que cette position de fin de course haut pourrait être située plus bas sans inconvénients, puisque l'alimentation de la chambre de dosage 22 pourrait quand même être effectuée via la rainure 41. Le groupe de motorisation 3 comporte un servomoteur du type sans balais 31 entraînant un renvoi d'angle 32 et un système de transformation du mouvement de rotation en mouvement de translation, par exemple un système vis-écrou 33, commandant le déplacement vertical d'une tige de poussée 34 reliée au piston 23 pour commander un déplacement de celui-ci vers le bas. La tige de poussée peut également assurer la remontée du piston il suffit cependant que la tige retienne le piston dans son mouvement vers le haut, comme on le verra par la suite, lorsque le piston est repoussé vers le haut par la pression de la colle amenée dans la chambre de dosage. Un détecteur de position 35 est placé sur le doseur pour détecter l'arrivée du piston à proximité de sa position de fin de course haute, et de manière que le piston puisse encore se déplacer vers le haut après avoir actionné le détecteur 48. Le groupe de motorisation comporte régalement un boîtier de codeur 36 relié au moteur 31, et permettant un contrôle précis de la rotation de ce moteur et donc de la position et du déplacement de la tige de poussée 34 et du piston 23. Un capteur de pression 48 est monté sur le bloc d'adaptation 24, pour mesurer la pression dans le canal de sortie 43. Le bloc d'adaptation comporte également un bouchon de décompression 49 pourvu d'un joint d'étanchéité, ce bouchon pouvant être dévissé en cas de besoin pour mettre à l'air libre le cana de sortie 43, relâcher la pression de colle dans le doseur et permettre sa vidange éventuelle. Le coffret de commande schématiquement représenté par le repère 5 est relié au détecteur de position 35, au capteur de pression 48, ainsi qu'au moteur 31 et au codeur 36. Le coffret 5 commande également des électrovannes (non représentées) de pilotage des vannes pneumatiques d'entrée et de sortie. On va maintenant décrire le fonctionnement du doseur, à partir de la position de fin de course bas du piston, représentée figure 1, la vanne de sortie 25 étant fermée. Le coffret 5 commande alors l'ouverture de la vanne d'entré 27. La colle, alimentée sous pression (par exemple de l'ordre de 10 à 15 bars), passe par la vanne d'entrée, l'orifice d'entrée 42 et la rainure 41. La pression exercée par la colle sur la face frontale du piston pousse celui-ci vers le haut, la montée en piston pouvant être contrôlée par le groupe de motorisation agissant alors comme frein. Au fur et à mesure de la montée du piston, celui-ci libère la rainure 41, autorisant le remplissage de la chambre 22 en couches successives, comme expliqué précédemment. Lorsque le piston arrive à proximité du détecteur de position 35, celui-ci commande la fermeture de la vanne d'entrée 27. Le mouvement du piston se poursuit cependant jusqu'à ce que la pression mesurée par le capteur de pression 48 soit ramenée à une valeur suffisamment faible prédéterminée, pour éviter par la suite, lors de l'ouverture de la vanne de sortie 25, une expulsion brusque et incontrôlée de la colle sous l'effet d'une pression trop élevée. Lors de l'application de la colle, le déplacement du piston est contrôlé par la rotation du moteur, ellemême contrôlée grâce à un résolveur intégré au moteur, qui permet de contrôler trés précisément les déplacements du dit moteur, et au codeur 36, de manière connue en soi, en fonction de la vitesse relative de déplacement de la buse par rapport à l'objet 1. Le dosage de colle déposée peut ainsi être assuré avec une grande précision, de l'ordre de 2 Un avantage particulier du doseur selon l'invention réside dans sa conception modulaire, permettant notamment d'adapter le volume de la chambre en fonction de chaque application, en modifiant simplement la course du piston, et/ou en changeant le corps de doseur pour augmenter ou réduire la hauteur de la chambre, le diamètre de celle-ci et du piston restant inchangé. L'invention n'est pas limitée au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple. En particulier, la rainure hélicoïdale pourrait être remplacée par une ou plusieurs rainures s'étendant jusqu'à l'extrémité inférieure de l'alésage, à partir d'une chambre annulaire dans laquelle débouche l'orifice d' entrée. La buse d'application pourrait également être constituée d'une pièce indépendante de la vanne de sortie, et reliée à celle-ci par une conduite flexible ou rigide. D'autres modifications d'ordre technologique pourront aussi être apportées au dispositif décrit sans pour autant sortir du cadre de l'invention telle que définie dans les revendications. Le doseur selon l'invention peut aussi être utilisé pour le dosage d'autres produits, notamment de mastic ou produits visqueux similaires. REVENDICATIONS 1. Doseur débitmétrique comportant une chambre de dosage (22) ayant un orifice de sortie (43) à une extrémité, un orifice d'entrée (42), et un piston de dosage mobile dans la chambre entre une position de fin de remplissage et une position de fin de refoulement dans laquelle la surface frontale (47) du piston est située à proximité de l'orifice de sortie, caractérisé en ce que l'orifice d'entrée (42) débouche dans la chambre (22) à un niveau situé au voisinage de la surface frontale du piston (23) en position de fin de remplissage, et au moins une rainure (41) est réalisée dans la paroi de la chambre (22) entre l'orifice d'entrée (42) et l'orifice de sortie (43) 2. Doseur débitmétrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure (41) est hélicoïdale. 3. Doseur débitmétrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur (35) de position du piston en position de fin de remplissage. 4. Doseur débitmétrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de pression (48) raccordée sur l'orifice de sortie (43) 5. Doseur débitmétrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un bouchon de décompression (49) raccordé sur l'orifice de sortie (43) 6. Doseur débitmétrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une vanne d'entrée (27) raccordée à l'orifice d'entrée (42) et une vanne de sortie (25) raccordée à l'orifice de sortie (43), et des moyens de commande automatique des dites vannes en fonction de la position du piston (23) 7. Doseur débitmétrique selon la revendication 6, en combinaison avec les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la vanne d'entrée (27) est fermée quand le détecteur (35) de position du piston détecte l'arrivée du piston (23) en position de fin de remplissage, et le mouvement du piston se poursuit jusqu'à ce que la pression mesurée par le capteur de pression (48) soit ramenée à une pression basse prédéterminée. 8. Doseur débitmétrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (23) est entraîné en déplacement par un servo-moteur sans balais piloté (31). 9. Doseur débitmétrique selon la revendication 1, destiné à l'application d'un produit sur une pièce (1), caractérisé en ce qu'il comporte une buse d'application (26) raccordée sur la vanne de sortie (25) et des moyens d'asservissement du déplacement du piston au déplacement de la buse par rapport à la pièce.