Brevet FR2790464A1 — publié le 20000908

-1 TETE DE REMPLISSAGE D'UN RECIPIENT EN PRODUIT LIQUIDE L'invention se rattache au secteur technique des moyens de remplissage et de contrôle de tout type de récipient, notamment de récipients en verre. On connaît la nécessité de pouvoir contrôler le volume intérieur ou l0 la capacité d'un récipient en verre ou autre, afin de vérifier et, éventuellement, ajuster les conditions de fabrication de ce récipient. Pour l'essentiel, ce contrôle s'effectue par un pesage à vide du récipient qui est ensuite rempli d'eau notamment jusqu'à un niveau déterminé, pour être pesé à nouveau. Le poids de l'eau est obtenu en faisant la différence entre les masses pondérales, afin de connaître le volume interne du récipient considéré. Une solution apte à réaliser, d'une manière automatique, l'essentiel de ces fonctions, ressort de l'enseignement du brevet FR 89.14379 dont le Demandeur de la présente est également titulaire. Ce brevet décrit un dispositif pour remplissage à un niveau constant d'un récipient, du type de ceux comprenant au moins une tête applicable sur le col ou autre ouverture du récipient considéré. La tête est munie d'une face d'appui apte à être appliquée, d'une manière étanche, sur l'ouverture du récipient. Cette tête reçoit coaxialement une canule de remplissage et d'ajustement du niveau du liquide. L'extrémité de cette canule déborde de la face d'appui étanche pour pénétrer dans le col du récipient. Cette canule 2 2790464 amovible est raccordée à un bac d'alimentation en liquide faisant office de réservoir, en étant assujetti à un moyen de mise en dépression, et à des moyens d'aspiration du trop plein de liquide. Cette solution technique donne satisfaction dans son ensemble. Il est cependant apparu nécessaire d'améliorer la précision de remplissage du liquide afin par conséquent d'obtenir des résultats d'analyse comparative particulièrement précis. 1 0 Si l'on considère la solution technique précitée, la surface d'appui de la tête de remplissage est constituée par un joint de haute dureté, afin de ne pas s'enfoncer dans le col du récipient, étant donné que la précision de la mesure dépend du haut dudit col, qui constitue le point zéro. Il est donc important que ce joint ne s'écrase pas au moment o la tête est appliquée sur le col ou autre ouverture de la bouteille ou récipient. Le joint de la tête de remplissage doit donc être très dur pour ne pas s'écraser au moment de l'application sur le col du récipient. Ce joint est toutefois nécessaire car, à défaut, il pourrait y avoir des fuites, qui n'est pas compatible avec la méthode de mise sous vide de la bouteille pour assurer son remplissage. Or, il peut arriver qu'il y ait des prises d'air si l'on considère la dureté du joint et les éventuels défauts d'horizontalité du col du récipient, et plus généralement de l'ensemble du récipient. Le problème posé est donc d'avoir, à la fois une très grande précision, en ne déformant pas le joint pour avoir le point zéro de référence 3 2790464 et, d'autre part, une étanchéité totale, y compris dans le cas o l'ensemble du récipient présente un défaut d'horizontalité. Pour résoudre un tel problème, la tête de remplissage présente des moyens de mise sous vide du récipient et des moyens d'alimentation à niveau constant du liquide, ladite tête présentant une surface apte à prendre appui, d'une manière étanche, sur l'ouverture de remplissage dudit récipient. Selon l'invention, la tête présente des agencements internes aptes à permettre, au moment de l'appui exercé par la surface étanche sur l'ouverture du récipient, une oscillation contrôlée de ladite surface pour s'adapter automatiquement aux éventuels défaut d'horizontalité de la dite ouverture. Pour résoudre le problème posé d'obtenir une oscillation contrôlée de 1 5 la surface d'appui étanche coopérant avec l'ouverture du récipient, les agencements internes de la tête sont constitués par une calotte sphérique montée avec capacité d'oscillation dans une empreinte complémentaire d'une partie fixe de la tête et faisant office de siège, ladite calotte étant assujettie à la surface d'appui étanche par des moyens intermédiaires d'appui et de liaison. Avantageusement, les moyens intermédiaires d'appui et de liaison sont constitués par un bloc circulaire recevant coaxialement et facialement, d'une manière fixe, la surface d'appui étanche, l'autre face dudit bloc présentant une portée de centrage coopérant avec une partie complémentaire de la calotte en combinaison avec un élément d'étanchéité faisant office d'amortisseur. 4 2790464 Suivant une autre caractéristique, la calotte est rendue solidaire du bloc circulaire tandis que la surface d'appui étanche est rendue solidaire dudit bloc par l'intermédiaire notamment d'une bague, l'élément d'étanchéité faisant office d'amortisseur étant rendu solidaire de la partie fixe recevant ladite calotte, par l'intermédiaire également d'une bague. Compte tenu de l'application de l'invention, pour le du récipient, du contrôle précis de son volume et de son poids, la partie fixe faisant office de siège, la calotte sphérique, le bloc intermédiaire avec l'élément amortisseur et la surface d'appui étanche sont disposés coaxialement et sont traversés par une canule montée avec capacité de déplacement coaxial guidé et étanche dans des agencements de la tête, ladite canule plongeant dans l'ouverture considérée du récipient. Compte tenu du problème posé d'assurer le remplissage du récipient, la canule est assujettie à une source de vide et à un réservoir contenant le produit liquide. Avantageusement, la canule est montée dans un régulateur de débit disposé coaxialement au bloc intermédiaire et à la surface d'appui étanche, en ménageant un espace annulaire en communication avec des canalisations formées dans l'épaisseur dudit bloc pour l'arrivée et l'évacuation du produit liquide. Dans une forme d'application avantageuse, la tête de remplissage fait partie d'une machine de remplissage et de contrôle précis du volume et du poids des récipients, cette machine comprenant notamment un bâti en forme de réservoir pour recevoir le vide et de l'eau, un réservoir d'eau à niveau constant, des moyens de positionnement réglable de ladite tête, des moyens de préhension pour la pose et la dépose des récipients sur un convoyeur, des moyens de centrage et de positionnements des récipients sur un support de pesage, dans l'axe de la canule, l'ensemble desdits moyens étant assujettis à une centrale de commande apte à réaliser le cycle de fonctionnement essentiel suivant: - amenée d'un récipient 1 0 - centrage du récipient - pesage du récipient vide remplissage du récipient - vidange du trop plein - pesage du récipient plein L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue à caractère schématique montrant un exemple d'application de la tête de remplissage selon l'invention à une machine de contrôle de capacité de récipients; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale de la tête de remplissage dans le cas o le récipient présente une parfaite horizontalité; - la figure 3 est une vue correspondant à la figure 2 dans le cas d'un récipient présentant un défaut d'horizontalité, le défaut étant volontairement exagéré pour une meilleure compréhension des dessins; 6 2790464 - la figure 4 est une vue en perspective des principaux éléments constitutifs de la tête de remplissage au niveau des moyens aptes à assurer le possibilité d'oscillation de la face d'appui étanche; - les figures 5, 6 et 7 sont des vues à caractère purement schématique montrant le principe de remplissage du récipient. La tête, désignée dans son ensemble par (T), trouve une application particulièrement avantageuse pour une machine de remplissage et de contrôle précis du volume et du poids des récipients, notamment des bouteilles en verre (B), sans pour cela exclure tout autre type de récipients. Cette machine est du type de celle définie par l'enseignement du brevet FR 89.14379. A titre indicatif et pour une meilleure compréhension de la suite de la description, cette machine comprend un bâti en forme de réservoir pour recevoir du vide (A1) et de l'eau (A2) notamment. Ladite tête est 1 5 également assujettie à un réservoir d'eau (C) à niveau constant. Un dispositif de préhension permet la pose et la dépose des bouteilles sur un convoyeur de toute type connu et approprié (D). D'autres moyens permettent de diriger la bouteille et de la positionner coaxialement à l'axe de la tête (T) de remplissage sur un moyen de pesée automatique (E) par exemple une balance électronique de haute précision assujettie à un moyen de réglage en hauteur. La tête (T) comprend un corps principal (1) faisant office de support et de section transversale cylindrique. Le corps (1) est disposé verticalement et est assujetti à un moyen de commande du type vérin pour être réglé linéairement en hauteur, d'une manière guidée. Le corps (1) présente un chambrage coaxial (la) recevant un guide (2) pour le montage avec capacité de déplacement vertical guidé et étanche, d'une canule (3). Cette canule (3) est reliée à une pompe à membrane et à une source de vide en relation avec le réservoir d'eau à niveau constant pour assurer, comme il sera indiqué dans la suite de la description, le remplissage de la bouteille par dépression. La base du corps (1) présente un évidement circulaire (lb) pour le montage et le centrage d'une portée circulaire (4a) d'un bloc (4), en combinaison avec un joint torique (5). Ce bloc (4) présente une empreinte semi-sphérique (4b) faisant office de siège à une calotte sphérique (6) montée avec capacité d'oscillation multi- directionnelle en combinaison notamment avec des billes ou segments autolubrifiants(7). La calotte sphérique (5) présente, à sa base, une portée circulaire (6a) pour le montage d'un élément circulaire d'étanchéité (8) faisant office d'amortisseur. La liaison de l'ensemble du bloc fixe (4), équipé de la calotte sphérique (6), et de l'élément d'étanchéité faisant office d'amortisseur (8), est assurée par une bague de fixation (9) en combinaison avec des vis (10) engagées librement dans le bloc (4) et vissées dans l'embase circulaire du corps (1). Bien évidemment, le corps (4) et la calotte sphérique (6) sont disposés coaxialement pour le libre engagement de la canule (3) tout en offrant à la tête sphérique (6) la capacité d'osciller par rapport à ladite canule qui est centrée, d'une manière étanche, dans le guide (2). Par ailleurs, la portée circulaire (6a) de la tête sphérique (6) présente un chambrage circulaire pour le montage d'un régulateur de débit (11) percé de part en part, d'une manière coaxiale, à la calotte sphérique (6) pour le libre passage de la canule (3). L'extrémité débordante (1 la) du régulateur de débit (l 1) est évasée et présente un orifice de passage (1 lb) correspondant sensiblement au diamètre extérieur de la canule (3). Selon une autre caractéristique, un bloc distributeur (12) est accouplé à la tête sphérique oscillante (6), en combinaison avec l'élément d'étanchéité (8) faisant office d'amortisseur. Ce bloc (12) présente une empreinte circulaire (12a) coopérant avec la portée circulaire (6a) de la calotte sphérique (6). Le rebord de l'empreinte circulaire de centrage du bloc (12) est en appui contre l'élément d'étanchéité faisant office d'amortisseur (8). A l'opposé de l'empreinte circulaire de centrage (12a), le bloc (12) présente une autre empreinte circulaire de centrage pour l'engagement d'une bague d'appui semi-rigide et étanche (13). Le bloc distributeur (12) est percé coaxialement pour le libre engagement d'une portée cylindrique (11 c) que présente le régulateur de débit (11). A noter que le trou de passage (13a) de la bague d'appui (13) est évasée pour correspondre à l'extrémité (1la) du régulateur de débit. Une rondelle (14, vissée dans l'épaisseur du bloc de distribution (12), assure la fixation de la bague d'appui étanche (13). Le bloc distributeur (12) présente une canalisation interne (12b) débouchant dans l'espace annulaire (12c) recevant la portée cylindrique du régulateur de débit (11). Cette canalisation interne est en communication avec le réservoir à niveau constant. Le bloc de distribution (12) présente une autre canalisation interne (12d) en communciation avec l'espace annulaire (1 2c) et directement avec l'extérieur pour assurer la mise à l'atmosphère. 9 2790464 La bague d'appui étanche (13) est destinée à coopérer avec le col (BA) de la bouteille (B). Compte tenu de ces dispositions techniques, au moment de l'appui exercé par la bague d'appui étanche (13) sur le col du récipient, cette dernière est directement assujettie à la tête sphérique oscillante (6) pour s'adapter automatiquement aux éventuels défauts d'horizontalité du récipient. La plaque d'appui étanche (13) est réalisée dans un matériau suffisamment rigide pour ne pas être déformé lors d'un effort de pression exercé sur le col ou autre du récipient, tout en assurant une parfaite étanchéité. Dans l'hypothèse d'un défaut d'horizontalité, se traduisant par un défaut de planéité au niveau de la surface d'appui du col, un effort de pression supplémentaire résultant d'un tel défaut, sera transmis d'un côté de la canule et absorbé par une oscillation limitée de la calotte sphérique (6) en combinaison avec l'élément d'étanchéité (8) faisant office d'amortisseur. On renvoie aux figures 2 et 3 qui montrent respectivement le comportement de la tête de remplissage dans le cas o la bouteille présente aucun défaut de planéité (figure 2) et dans le cas o la bouteille présente un défaut de planéité (figure 3). Les différents moyens et éléments constitutifs de la machine, sont assujettis à une centrale de commande aptes à réaliser le cycle de fonctionnement essentiel suivant: 2790464 * Amenée d'une bouteille vers le convoyeur (D) * Centrage d'une bouteille (B) au niveau de la balance électronique (E) * Centrage automatique dans l'axe de la canule (3) * Pesage de la bouteille vide (B) (figure 5) * Remplissage de la bouteille (B) (figure 6) * Vidange du trop plein (figure 7) * Pesée du récipient plein. Comme indiqué, la canule (3) est montée avec capacité de déplacement guidé et de réglage en hauteur, en étant par exemple solidaire d'une vis à bille et d'un axe numérique (F). Concernant plus particulièrement le remplissage de la bouteille à niveau constant, le principe de fonctionnement est le suivant: L'ensemble de la tête (T) est descendue jusqu'à ce que la plaque d'appui vienne sur l'extrémité ouverte du col de la bouteille (B) pour obturer, d'une manière étanche, cette dernière. D'une manière importante, quel que soit le degré de planéité du col, l'étanchéité est toujours assurée et la bague d'appui (13) non écrasée, afin de ne pas modifier le point O. Les efforts de pression complémentaire susceptibles d'être générés par un tel défaut de planéité, sont automatiquement compensés par l'oscillation de la calotte fixe (6). La canule (3) est positionnée de sorte que son extrémité soit disposée dans un plan tangent défini par l'extrémité ouverte du col (figure ). 11 2790464 Les moyens de mise sous vide auquel est assujettie la canule (3) sont actionnés, de sorte que l'eau contenue dans le réservoir, à niveau constant, monte par dépression pour assurer le remplissage concomittant de la bouteille par la canalisation interne (12b) du boîtier distributeur (12) en combinaison avec le régulateur de débit (figure 6). La bouteille remplie, ainsi qu'une partie de la canule (3), un signal électrique coupe l'alimentation du vide, met en route le moteur pas à pas o auquel est assujetti la canule (3) pour la descendre à l'intérieur du col de la bouteille d'une valeur programmée. La pompe à membrane aspire le trop plein jusqu'à ce que le niveau de liquide contenu dans le récipient affleure l'extrémité inférieure de la canule (figure 7). Le niveau de remplissage de la bouteille dépend exclusivement de la longueur de la canule pénétrant à l'intérieur du col d'o un remplissage constant, d'un récipient à un autre. Ce principe de la mesure n'est pas décrit en détail et ne fait pas partie de l'objet spécifique de l'invention et demeure conforme au principe de fonctionnement décrit dans le brevet FR 89.14379 dont le demandeur de la présente est également titulaire. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne et on rappelle la très grande précision obtenue compte tenu du montage oscillant de certains éléments constitutifs de la tête de remplissage afin d'absorber automatiquement les défauts de planéité éventuels des récipients, afin de toujours garder une parfaite étanchéité au niveau du 12 2790464 récipient, sans pour autant déformer la surface d'appui étanche pour ne pas modifier le point O de la base des mesures à effectuer. REVENDICATIONS -1- Tête de remplissage d'un récipient en produit liquide, présentant des moyens de mise sous vide du récipient et des moyens d'alimentation à niveau constant du liquide, ladite tête présentant une surface (13) apte à prendre appui, d'une manière étanche, sur l'ouverture de remplissage dudit récipient, et est caractérisée en ce qu'elle présente des agencements internes (4, 6, 8) aptes à permettre, au moment de l'appui exercé par la surface étanche sur l'ouverture du récipient, une oscillation contrôlée de ladite surface (13) pour s'adapter automatiquement aux éventuels défaut d'horizontalité de la dite ouverture. -2- Tête de remplissage selon la revendication 1, caractérisée en ce que les agencements internes sont constitués par une calotte sphérique (6) montée avec capacité d'oscillation dans une empreinte complémentaire (4b) d'une partie fixe (4) de la tête et faisant office de siège, ladite calotte (6) étant assujettie à la surface d'appui étanche par des moyens intermédiaires d'appui et de liaison. -3- Tête de remplissage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens intermédiaires d'appui et de liaison sont constitués par un bloc circulaire (2) recevant coaxialement et facialement, d'une manière fixe, la surface d'appui étanche (13), l'autre face dudit bloc présentant une portée de centrage coopérant avec une partie complémentaire de la calotte en combinaison avec un élément d'étanchéité (8) faisant office d'amortisseur. 14 2790464 -4- Tête de remplissage selon la revendication 3, caractérisée en ce que la calotte (6) est rendue solidaire du bloc circulaire (12) tandis que la surface d'appui étanche (13) est rendue solidaire dudit bloc (12) par l'intermédiaire notamment d'une bague (14), l'élément d'étanchéité (8) faisant office d'amortisseur étant rendu solidaire de la partie fixe (4) recevant ladite calotte (6), par l'intermédiaire également d'une bague (9). -5- Tête de remplissage selon les revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisée en ce que la partie fixe (4) faisant office de siège, la calotte sphérique (6), le bloc intermédiaire (12) avec l'élément amortisseur (8) et la surface d'appui étanche (13) sont disposés coaxialement et sont traversés par une canule (3) montée avec capacité de déplacement coaxial guidé et étanche dans des agencements (2) de la tête, ladite canule (3) plongeant dans l'ouverture considérée du récipient. -6- Tête de remplissage selon la revendication 5, caractérisée en ce que la canule (3) est assujettie à une source de vide et a un réservoir contenant le produit liquide utilisé pour le remplissage du récipient. -7- Tête de remplissage selon la revendication 1, caractérisée en ce que la canule (3) est montée dans un régulateur de débit (11) disposé coaxialement au bloc intermédiaire (12) et à la surface d'appui étanche (13), en ménageant un espace annulaire en communication avec des canalisations (12b - 12d) formées dans l'épaisseur dudit bloc (12) pour l'arrivée et l'évacuation du produit liquide. 1 5 2790464 -8- Tête de remplissage selon la revendication 2, caractérisée en ce que la calotte sphérique (6) est montée avec capacité d'oscillation dans le siège de la partie fixe (4) en combinaison avec des billes ou segments autolubrifiants montés dans une empreinte circulaire formée à la périphérie de ladite calotte. -9- Tête de remplissage selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle fait partie d'une machine de remplissage et de contrôle précis du volume et du poids des récipients comprenant notamment un bâti en forme de réservoir pour recevoir le vide et de l'eau, un réservoir d'eau à niveau constant, des moyens de positionnement réglable de ladite tête, des moyens de préhension pour la pose et la dépose des récipients sur un convoyeur, des moyens de centrage et de positionnement des récipients sur un support de pesage et dans l'axe de la canule, l'ensemble desdits moyens étant assujettis 1 5 à une centrale de commande apte à réaliser le cycle de fonctionnement essentiel suivant: - amenée d'un récipient - centrage du récipient - pesage du récipient vide - remplissage du récipient - vidange du trop plein. - pesée du récipient plein