Brevet FR2791033A1 — publié le 20000922

La présente invention concerne un système de remplissage de récipients. Un tel système équipe par exemple une machine de remplissage automatique de récipients, tels que des bouteilles, des flacons, etc. On connaît déjà des systèmes de remplissage de récipients. Ils sont généralement constitués d'un bec de remplissage avec un orifice de sortie et un clapet qui est prévu pour pouvoir prendre, sous l'action d'un organe de commande, tel qu'un vérin, une position d'ouverture o le liquide coule par ledit orifice de sortie et une position de fermeture o ledit clapet obstrue le passage du liquide vers l'orifice de sortie. Un des problèmes que doit résoudre un tel système est d'éviter que des gouttes puissent tomber du bec de remplissage alors que le clapet se trouve dans sa position de fermeture. En effet, ces gouttes risquent soit de tomber sur le bord du récipient que l'on vient de finir de remplir et donc de le souiller, soit de tomber en dehors du récipient si celui-ci a déjà été retiré et donc, dans ce cas, de souiller la machine de 1 5 remplissage elle-même. Une solution à ce problème consiste à mettre en place sous le bec de remplissage, immédiatement après la fermeture du bec de remplissage, un réceptacle dont le but est de récupérer les éventuelles gouttes de liquide qui s'échapperaient du bec. Une autre solution consiste à mettre en place une grille sous le bec pour retenir lesdites gouttes de liquide par capillarité. Une autre solution consiste à prévoir un système qui aspire immédiatement après l'arrêt de l'écoulement les éventuelles gouttes de liquide. Par exemple, la mise en oeuvre de cette solution consiste à percer l'embout du clapet de manière à mettre en dépression l'orifice immédiatement après la fermeture du clapet si bien que l'excédent de liquide est aspiré et retenu à l'orifice de sortie du bec. Ces solutions, si elles donnent généralement satisfaction, ont néanmoins un fonctionnement qui est très lié à la viscosité du liquide à verser ce qui les rendent généralement difficiles à mettre au point. De plus, dans le cas o les caractéristiques du liquide évoluent dans le temps, elles ne fonctionnent correctement que pendant une période de plus ou moins longue durée. Le but de la présente invention est donc de proposer un système de remplissage de récipients tel qu'il vient d'être décrit mais qui de plus résout les problèmes que les systèmes de l'art antérieur posent. A cet effet, un système selon l'invention comprend un élément qui, sous l'action d'un organe commandé indépendamment dudit organe de commande peut prendre toutes les positions entre une position o il pénètre à l'intérieur du volume interne dudit bec compris entre ledit clapet lorsqu'il est en position de fermeture et l'orifice et une position o il en est rétracté. Avantageusement, ledit élément et l'organe sont montés sur le clapet. Dans un premier mode de réalisation de la présente invention, ledit élément est constitué d'un piston qui peut coulisser dans un logement entre une position o il est en saillie sur ledit clapet dans ledit volume et une position o il est rétracté dans ledit logement. Ledit organe de commande est par exemple constitué d'un vérin à simple effet rappelé élastiquement dans sa position de repos. Il peut également s'agir du logement du piston qui forme une chambre de pression pour la commande dudit piston, un ressort étant prévu pour rappeler ledit élément dans sa position o il est rétracté dans ledit logement. Dans un second mode de réalisation de la présente invention, ledit élément est constitué d'une membrane venant obturer une chambre de pression pour pouvoir commander le mouvement de ladite membrane entre une position o elle pénètre dans ledit volume et une position o elle en est rétractée. Un moyen de rappel est par exemple prévu pour rappeler ladite membrane dans une position o elle est rétractée dudit volume. Dans l'un ou l'autre mode de réalisation ci-dessus, ledit système de remplissage de récipients selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mettre en pression ledit organe de commande afin d'amener l'élément dans sa position o il pénètre à l'intérieur dudit volume et des moyens pour faire retomber ladite pression après que le clapet eût obturé le passage du liquide vers l'orifice de sortie. Avantageusement, lesdits moyens pour faire retomber ladite pression sont prévus pour que ladite retombée soit progressive. Avantageusement encore, lesdits moyens pour faire retomber ladite pression sont prévus pour que ladite retombée soit retardée par rapport à l'instant o ledit clapet obture le passage du liquide vers l'orifice de sortie. Selon une autre caractéristique de l'invention, lesdits moyens pour faire retomber ladite pression sont prévus pour interrompre ladite retombée à une pression intermédiaire de manière que ledit élément puisse se positionner dans une position intermédiaire entre ladite position o il pénètre à l'intérieur du volume interne dudit bec et ladite position o il en est rétracté. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit système comporte des moyens pour ajuster la pression de mise sous pression dudit organe de commande. Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit système comporte des moyens pour que ledit élément puisse se positionner dans une position intermédiaire entre ladite position o il pénètre à l'intérieur du volume interne dudit bec et ladite position o il en est rétracté. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: La Fig. 1 représente un premier mode de réalisation du système de remplissage de récipients selon la présente invention, le clapet se trouvant dans une position d'ouverture o le liquide s'écoule par le bec, Les Figs. 2a et 2b représentent le même système de remplissage dont le clapet est cette fois dans une position o le liquide ne s'écoule plus, l'élément étant encore en saillie, la Fig. 2b étant un gros plan du bec avec une goutte de liquide en formation, Les Figs. 3a et 3b représentent le même système de remplissage dont le clapet est toujours dans une position o le liquide ne s'écoule plus, l'élément étant maintenant rétracté, la Fig. 3b étant un gros plan du bec avec le liquide en suspension, La Fig. 4 est une vue d'un second mode de réalisation du système de remplissage de récipients selon la présente invention, La Fig. 5 est une vue d'un troisième mode de réalisation du système de remplissage de récipients selon la présente invention, et Les Figs. 6a et 6b représentent respectivement des quatrième et cinquième modes de réalisation d'un système de remplissage selon la présente invention. A la Fig. 1, on voit un système de remplissage de récipients qui est constitué d'un bec de remplissage 10 avec une arrivée de liquide 11 et un orifice de sortie 12 lequel est formé, dans le mode de réalisation représenté, par la partie basse d'un siège de clapet 13 dont la surface interne est tronconique évasée vers le haut. Il est encore constitué d'un clapet 20 qui comprend un embout 21 et une tige de clapet 22 coaxiaux l'un de l'autre et qui est prévu pour, sous l'action d'un organe de commande tel qu'un vérin à double effet 30, pouvoir coulisser par rapport au bec de remplissage 10, de manière à pouvoir prendre, soit une position d'ouverture o le liquide 1 1 peut passer entre l'embout 21 et le siège 13, soit une position de fermeture o l'embout 21 repose sur le siège 13. Pour assurer l'étanchéité entre le siège 13 et l'embout 21, ce dernier est pourvu d'un joint d'étanchéité 23 prévu pour coopérer avec le siège de clapet 13. Dans l'exemple de réalisation représenté, la tige de clapet 22 est reliée à la tige 31 du vérin 30 par l'intermédiaire d'une entretoise 32. Par ailleurs, le corps du vérin 30 est monté fixe par rapport au bec 10. L'extrémité inférieure du clapet 20 est pourvue d'un logement cylindrique 24 dans lequel peut coulisser un piston 40 pourvu sur sa surface externe d'un joint d'étanchéité 41 assurant l'étanchéité entre le piston 40 et la paroi du logement 24. Le piston 40 est pourvu d'une tige coaxiale 42 prévue pour coulisser, sous l'action d'un organe de commande 50 qui se présente ici sous la forme d'un vérin à simple effet, à l'intérieur de la tige 22 du clapet 20 de manière à pouvoir prendre, soit une position haute o le piston 40 se trouve rentré à l'intérieur du logement 24, soit une position basse o le piston 40 pénètre à l'intérieur du volume interne du bec 10 compris entre ledit clapet 20 lorsqu'il est en position de fermeture et l'orifice de sortie 12. Dans l'exemple de réalisation représenté, la tige 42 est reliée à la tige 51 du vérin 50 par l'intermédiaire d'une entretoise 52 et le corps du vérin 50 est monté fixe par rapport à la tige de clapet 22. Un ressort de rappel 53 est prévu entre l'entretoise 52 (via un épaulement 54) et l'entretoise 32 de manière à rappeler le piston 40 dans sa position haute o il est rentré à l'intérieur du logement 24. L'organe de commande 30 est un vérin à double effet. Les parties basse et haute de son corps sont donc respectivement reliées à deux orifices de sortie 60a et 60b d'un distributeur 60 dont l'orifice d'entrée 60c est relié à une prise de pression 61, par exemple donnée par une pompe (non représentée). Quant à l'organe de commande 50, il est à simple effet rappelé élastiquement dans sa position de repos, ici par le ressort 53 s'appuyant, d'une part, sur l'épaulement et, d'autre part, sur le bec 10. Sa partie haute est ainsi reliée à l'orifice de sortie 60a du distributeur 60 via un clapet anti-retour 62 qui n'autorise le passage du fluide que dans le sens distributeur-organe de commande. Par ailleurs, cette partie haute est reliée, par l'intermédiaire d'un limiteur de débit 64, à l'orifice commun 63a d'un distributeur 63 dont un orifice de sortie 63b est bouché et un orifice de sortie 63c est à l'air libre. Le distributeur 63 est pourvu d'un organe de commande 63d qui, lorsqu'il entre en contact avec l'entretoise 32, c'est-à- dire lorsque le clapet 20 est dans sa position basse et obture le bec 10, pilote le distributeur 63 pour relier les orifices 63a et 63c (Figs. 2 et 3) et qui, lorsqu'il n'est pas en contact avec l'entretoise 32, c'està-dire lorsque le clapet 20 est dans sa position haute et laisse donc libre le passage du liquide 11 entre son embout 21 et le siège 13, pilote le distributeur 63 pour relier les orifices 63a et 63b (Fig. 1). On notera que le point d'introduction du fluide dans la partie haute de l'organe de commande 50 est noté A et que les points haut et bas d'introduction du fluide dans les parties haute et basse de l'organe de commande 30 sont respectivement notés B et C. On notera encore que le distributeur 60 peut être commandé par la machine sur laquelle le système de l'invention est monté. Le fonctionnement du système de remplissage de récipients de la présente invention est le suivant. Dans une première phase de remplissage qui est représentée à la Fig. 1, le distributeur 61 est positionné de manière que la pression de fluide se trouve dans la partie basse du vérin 30 ainsi que dans la partie haute du vérin 50. Il en résulte que, la tige 31 du vérin 30 étant en position haute, le clapet 20 se trouve également dans sa position haute et son embout 21 laisse libre le passage du liquide vers l'orifice de sortie 12 du bec 10. Par ailleurs, du fait que la tige 51 du vérin 50 se trouve en position basse, le piston 40 se trouve dans sa position basse o il est en saillie à la partie de l'embout 21. Dans une seconde phase d'arrêt du remplissage qui est représentée à la Fig. 2a, le distributeur 61 est maintenant positionné de manière que la pression de fluide se trouve dans la partie haute du vérin 30, la partie basse se trouvant à l'air libre. L'embout 21 repose maintenant sur le siège 13 et obture donc l'orifice de sortie 12 du bec 10. On a représenté à la Fig. 2b l'extrémité du bec 10 avec le clapet 20 fermé. On constate qu'une goutte de liquide est en formation à cette extrémité 12. Du fait de la présence du clapet anti-retour 62, la partie haute du vérin 50 ne se retrouve reliée qu'au distributeur 63 dont l'organe de commande 63d est en contact avec l'entretoise 32 si bien que les orifices 63a et 63c sont reliés ensemble. Il en résulte que la partie haute du vérin 50 se retrouve à l'air libre, mais par l'intermédiaire du limiteur 64. Sous l'effet du ressort 53, le piston 40 va prendre sa position haute dans laquelle il est rentré à l'intérieur du logement 24, mais il le fera progressivement. On a représenté à la Fig. 3a, la phase finale de ce mouvement o le piston 40 est complètement entré dans le logement 24. La dépression que la remontée du piston 40 va créer dans le volume qui est compris entre le clapet 20 et l'orifice de sortie 12, retiendra le liquide à l'orifice de sortie 12 du bec 10 et annihilera la formation de la goutte de liquide de la Fig. 2b. C'est ce qui est visible à la Fig. 3b o l'on voit le liquide L qui est retenu sur le piston 40. Lorsqu'on repassera dans la première phase représentée à la Fig. 1 par la commande du distributeur 61, l'embout 21 remontera laissant libre le passage du liquide 11 mais le piston 40, sous l'effet du vérin 50, reviendra dans sa position o il est en saillie à l'extrémité de l'embout 21. Il en résulte qu'il créera une légère surpression qui aura pour effet de repousser la goutte restée jusqu'alors à l'orifice de sortie 12 du bec 10. On a représenté à la Fig. 4 un autre mode de réalisation d'un système de remplissage selon la présente invention qui diffère du précédent essentiellement par sa partie commande des vérins 30 et 50. Les points A, B et C sont identiques aux modes de réalisation précédents. De plus, les éléments identiques ne seront pas de nouveau décrits. Selon ce mode de réalisation, le vérin double effet 30 est, comme précédemment, piloté par un distributeur 60 à un orifice d'entrée 60c relié à une prise de pression 61 et à deux orifices de sortie 60a et 60b. Le vérin 50 a quant à lui sa partie haute qui est reliée à un distributeur 64 qui la relie, dans une position, à une prise de pression 65 et, dans l'autre position, à l'air libre. Les distributeurs 60 et 64 sont pilotés par un automate 70. On comprendra que la commande de ces distributeurs 60 et 64 est telle que, lorsque la partie basse du vérin 30 est sous pression, il en est de même de la partie haute du vérin 50 et, qu'inversement, lorsque c'est la partie haute du vérin 30 qui est sous-pression, la partie haute du vérin 50 est à l'air libre. Néanmoins, la commande du vérin 30 et celle du vérin 50 peuvent être décalées dans le temps, retardant ainsi la mise à l'air libre du vérin 50. Par ailleurs, le débit de la mise à l'air libre peut être rendu ajustable et réglable au moyen d'un limiteur de débit semblable à celui qui est représenté aux Fig. I à 3. De même, cette mise à l'air peut être interrompue à tout moment, la pression dans la partie haute de l'organe de commande 50 étant alors à une valeur intermédiaire. La course de l'élément 40, du fait de la force de rappel exercée par le ressort 53 qui contrebalance celle qui est engendrée par l'organe de commande 50, étant fonction de la pression dans la partie haute de l'organe de commande 40, il en résulte que l'interruption de la mise à l'air à une pression intermédiaire a pour effet d'ajuster la course de l'élément 40. La course de l'élément 40 peut également être déterminée en ajustant la pression de fluide dans l'organe de commande 50. On a représenté à la Fig. 5 un autre mode de réalisation d'un système de remplissage selon la présente invention qui diffère des précédents essentiellement par l'organe de commande du déplacement du piston 40 qui n'est plus un vérin rapporté tel que le vérin 50. La partie commande de cet organe de commande peut par contre être réalisée conformément, soit au mode de réalisation de la Fig. 1, soit au mode de réalisation de la Fig. 4. Les points A, B et C de la Fig. 5 sont reliés aux mêmes points ou de la Fig, I ou de la Fig. 4. L'organe de commande de la Fig. 5 est constitué du piston 40 lui-même coulissant dans son logement 24 qui joue, dans ce mode de réalisation, le rôle de chambre de pression. Le ressort 53 est également présent pour rappeler l'organe de commande 50 ainsi constitué dans sa position de repos. Dans la chambre 24, est introduit, par un orifice 24a, le fluide de commande issu de point A. Dans le mode de réalisation représenté, la chambre 24 est prolongée par une chambre 24b périphérique à la tige 42 du piston 40. Un joint d'étanchéité 24c est prévu dans la partie haute du clapet 21 pour assurer l'étanchéité de la chambre 24. On comprendra que lorsque la pression est introduite par l'orifice 24a dans la chambre 24, le piston 40 a tendance à sortir de son logement 24 et fait alors saillie à l'extrémité du clapet 21. Ce mouvement est contrarié par l'action du ressort 53. Au fur et à mesure que la pression baisse dans la chambre 24, le piston remonte dans son logement 24 et rentre alors dans celui-ci. En conséquence, on comprendra que la fonction mise en oeuvre par la chambre 24 et le piston 40 est la même que celle qui est mise en oeuvre par le vérin 50 et que le fonctionnement est identique à celui du mode de réalisation représenté à la Fig. I ou du mode de réalisation représenté à la Fig. 4. On a représenté à la Fig. 6a un autre mode de réalisation d'un système de remplissage selon la présente invention qui est une variante de réalisation du précédent mode de réalisation. En effet, dans ce mode, l'organe de commande est constitué d'une membrane élastique 40' dont la périphérie est fixée, au moyen d'un manchon 25, à l'extrémité du clapet 20 de manière à fermer hermétiquement la chambre 24. La tige 42 a son extrémité inférieure qui est directement fixée à la membrane 40'. On notera la présence du ressort 53 pour rappeler la membrane dans sa position de repos. Celui-ci peut être rendu facultatif dans la mesure o la raideur de la membrane 40' est suffisante. On comprendra que la membrane 40' a la même fonction que le piston 40 du mode de réalisation précédent. L'avantage de ce mode de réalisation réside dans le fait que l'extrémité du clapet 13 ne se pollue pas de liquide ayant stagné. On a représenté à la Fig. 6b une variante de réalisation du mode précédent selon lequel la membrane 40' est plaquée sur le fond du logement 24 au moyen du manchon 25. On notera que, dans ce mode de réalisation, la chambre de pression n'est formée que par la chambre périphérique 24b. On comprendra que le système de l'invention peut être utilisé conjointement avec des accessoires, tels que des grilles ou autres, qui viennent se fixer au niveau de l'orifice de sortie 12. REVENDICATIONS 1) Système de remplissage de récipients au moyen d'un liquide (11), ledit système étant constitué d'un bec de remplissage (10) avec un orifice de sortie (12), un clapet (20) prévu pour pouvoir prendre, sous l'action d'un organe de commande (30), une position d'ouverture o le liquide (11) coule par ledit orifice (12) et une position de fermeture o ledit clapet (20) obstrue le passage du liquide (1l 1) vers l'orifice de sortie (12), caractérisé en ce qu'il comprend un élément (40) qui, sous l'action d'un organe (50) commandé indépendamment dudit organe de commande (30), peut prendre toutes les positions entre une position o il pénètre à l'intérieur du volume interne dudit bec (10) compris entre ledit clapet (20) lorsqu'il est en position de fermeture et l'orifice (12) et une position o il en est rétracté. 2) Système de remplissage de récipients selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément (40) et l'organe (50) sont montés solidaire dudit clapet (20). 3) Système de remplissage de récipients selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit élément (40) est constitué d'un piston qui peut coulisser dans un logement (24) entre une position o il est en saillie sur ledit clapet (20) dans ledit volume et une position o il est rétracté dans ledit logement (24). 4) Système de remplissage de récipients selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit organe de commande (50) est un vérin à simple effet rappelé élastiquement dans sa position de repos. ) Système de remplissage de récipients selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit logement forme une chambre de pression pour la commande dudit piston (40), un ressort étant prévu pour rappeler ledit élément (40) dans sa position o il est rétracté dans ledit logement (24). 6) Système de remplissage de récipients selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que ledit élément (40) est constitué d'une membrane venant obturer une chambre de pression (24') pour pouvoir commander le mouvement de ladite membrane entre une position o elle pénètre dans ledit volume et une position o elle en est rétractée. 7) Système de remplissage de récipients selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour mettre en pression ledit organe de commande (50) afin d'amener l'élément (40) dans sa position o il pénètre à l'intérieur dudit volume et des moyens pour faire retomber ladite pression après que le clapet (20) eût obturé le passage du liquide (1 l) vers l'orifice de sortie (12), 8) Système de remplissage de récipients selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens pour faire retomber ladite pression sont prévus pour que ladite retombée soit progressive. 9) Système de remplissage de récipients selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que lesdits moyens pour faire retomber ladite pression sont prévus pour que ladite retombée soit retardée par rapport à l'instant o ledit clapet obture le passage du liquide (11) vers l'orifice de sortie (12). ) Système de remplissage de récipients selon une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits moyens pour faire retomber ladite pression sont prévus pour interrompre ladite retombée à une pression intermédiaire de manière que ledit élément (40) puisse se positionner dans une position intermédiaire entre ladite position o il pénètre à l'intérieur du volume interne dudit bec (10) et ladite position o il en est rétracté. 11) Système de remplissage de récipients selon une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour ajuster la pression de mise sous pression dudit organe de commande (50). 12) Système de remplissage de récipients selon une des revendications I à 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour que ledit élément (40) puisse se positionner dans une position intermédiaire entre ladite position o il pénètre à l'intérieur du volume interne dudit bec (10) et ladite position o il en est rétracté.