Brevet FR2801579A1 — publié le 20010601

La présente invention concerne un bec de remplis sage débit réglable par un dispositif d'actionnement unique et un procédé de mise en oeuvre de ce bec de remplissage. On connaÎt du document FR-A- 2.736.339 un bec de remplissage comportant un corps de vanne dans lequel sont montés d'une part un clapet dont l'ouverture et la ferme ture déterminent l'écoulement ou non du produit, et d'autre part un organe de régulation de débit permettant de faire varier le débit à 1 1 intérieur du bec de remplissage de façon indépendante de l'ouverture du clapet afin d'obtenir un écoulement régulier du produit quel que soit degré d'ouverture du clapet. L'indépendance du mouvement du clapet et de l'organe de régulation de débit implique la mise en oeuvre de deux dispositifs d'actionnement séparés commandés de façon synchronisée. Cette disposition entraine non seulement un encombrement important du bec de remplissage mais également une grande complexité de l'électronique de commande en particulier lorsque la machine de remplissage comporte un grand nombre de becs de remplissage comme cela est généralement le cas dans les installations de remplissage actuelles. Un premier but de l'invention est de proposer un bec de remplissage à débit réglable pouvant fonctionner avec un dispositif d'actionnement unique. En vue de la réalisation de ce but, on propose selon l'invention un bec de remplissage à débit réglable comportant un corps de vanne dans lequel sont montés un clapet relié à un dispositif de commande de clapet, et un dispositif de régulation de débit monté en amont du clapet et comportant un organe de régulation de débit associé à un dispositif de commande de régulation relié à un dispositif dIactionnement comportant un organe d'actionnement auquel le dispositif de commande de régulation est relié selon une liaison rigide, dans lequel le dispositif de commande de clapet est relié à l'organe d'actionnement du dispositif de régulation par un organe de liaison déformable élastique- ment. Ainsi tout en utilisant un seul dispositif d'actionnement il est possible d'obtenir des mouvements différents du clapet et de l'organe de régulation de débit. Selon une version avantageuse de l'invention le bec de remplissage comporte un organe limiteur de course du clapet et de l'organe de régulation l'un par rapport à l'autre. Selon la position respective de l'organe de régulation de débit et du clapet il est ainsi possible d'assurer soit des mouvements différents du clapet et de l'organe de régulation de débit soit un même mouvement de ces deux éléments du bec de remplissage. Par ailleurs, on sait qu'en raison du choc exercé par le jet de produit sur le fond d'un récipient au début du remplissage il existe un risque de formation de mousse nuisible un bon déroulement du cycle de remplissage. De même, en fin de remplissage il existe au moment de fermeture du clapet un risque de déformation du jet provoquant des éclaboussures sur l'extérieur du récipient. Afin d'éviter ces inconvénients il est prévu dans le document précité de réduire le débit à travers l'organe de régulation de débit -au. moment de l'ouverture ou la fermeture du clapet. La fermeture presque totale de l'organe de régulation de débit risque toutefois d'entraîner une alimentation insuffisante de la partie inférieure du bec de remplissage entre deux cycles, particulier dans le cas d'un produit épais. Un second but de l'invention est de proposer un bec de remplissage et le procédé de mise en oeuvre correspondant permettant tout à la fois d'obtenir un débit régulier lors de l'ouverture ou la fermeture du clapet et une bonne alimentation du bec de remplissage. En vue de la réalisation de ce second but on prévoit selon l'invention un organe de liaison déformable ayant structure adaptée à permettre un actionnement de l'organe de régulation de débit dans une position de debit maximal minimal tandis que le clapet est en position fermé, cette disposition permettant alors la mise en oeuvre d'un procédé comportant, à partir d'une position dans laquelle le clapet est fermé et l'organe de régulation est dans une position de débit maximal, les étapes de : - réduire le débit jusqu'à une position de debit sensiblement minimal, - ouvrir progressivement le clapet tout en augmentant de façon correspondante le débit fourni par l'organe de rég-ulation de débit, - fermer progressivement le clapet en diminuant de façon correspondante le débit fourni par l'organe de régulation de débit jusqu'à une fermeture complète du clapet, - remettre l'organe de régulation de débit en position débit maximal. Ainsi, au moment de l'ouverture du clapet la force j du produit est faible en raison du réglage au débit sensiblement minimal de l'organe de régulation de débit sorte que le choc sur le fond du récipient est lui-même faible et le. risque de formation de mousse est minimise. De même, lors de la fermeture du clapet la réduction du débit assuré par l'organe de régulation de débit minimise la déformation du jet et permet d'éviter la projection d'éclaboussures sur l'extérieur du récipient et le passage par une position de débit maximal entre la fermeture du clapet et le cycle suivant permet d'obtenir une alimentation satisfaisante du bec de remplissage en aval de l'organe de régulation de débit. D'autres caractéristiques et avantages de 1 in vention apparaÎtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention en référence aux figures ci-jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un bec de remplissage selon l'invention dans une position en début et en fin de cycle de remplissage ; - la f igure 2 est une -vue analogue à celle de la figure 1 dans une position juste après le début d'un cycle de remplissage ; - la figure 3 est une vue analogue celle de la figure 1 dans une position en milieu de cycle de remplis sage : la figure 4 est une vue analogue celle de la figure 1 dans une position de lavage-du bec de remplissage. En référence à la figure 1, le bec de remplissage selon le mode de réalisation préférée de l'invention comporte un corps de vanne 1 dans lequel sont montés un clapet 2 et un dispositif de régulation de débit générale ment désigné en 3 comportant un organe de régulation de débit 4 en forme de disque monté pour coulisser en regard d'une partie du corps de vanne 1 comportant une restriction 5 de section variable. Les déplacements du clapet 2 à l'intérieur du corps de vanne 1 sont assurés par un dispositif de manoeuvre comportant des plaques 6 e-i,, acier inoxydable magnétique dont l'extrémité inférieure est fixée au clapet 2 et dont la partie supérieure est reliée à des bagues 7 en matériaux à haute perméabilité magnétique montées pour coulisser sur un manchon en matériau amagnétique 8 (représenté par un trait épais sur la figure) dans lequel un générateur de champ magnétique 9 est monté pour coulisser en regard des bagues 7 et est fixé à l'extrémité inférieure d'une tige de commande 10. Les plaques 6 s'étendent verticalement et radialement à l'intérieur du corps de vanne 1 et assurent ainsi non seulement une liaison mécanique des bagues 7 avec le clapet 2 mais également pontage magnétique entre les bagues 7 et ont une fonction anti-vortex lorsque le bec de remplissage est monté sur carrousel. De même, l'organe de régulation de débit 4 est réalisé en matériau à haute perméabilité magnétique et est monté pour coulisser autour du manchon amagnétique 8. L'organe de régulation de débit 4 est relié à une bague en matériau à haute perméabilité magnétique 11 des colonnettes 12 s'étendant selon une direction longitudinale du corps de vanne 1. Un générateur de champ magnétique 13 s'étend à 1 intérieur du manchon amagnétique 8 en regard de la bague Il et de l'organe de régulation de débit et est relié à un tube de commande 14. A sa partie supérieure le tube de commande 14 est équipé d 1 plaque de commande 15 montée pour coulisser sur une tige de guidage 16 dont l'extrémité inférieure est fixée au corps de vanne 1, lui-même adapté à être fixé au châssis d'une machine, et dont l'extrémité supérieure est fixée à une plaque support 17 également adaptée à être fixée au châssis d'une machine. La plaque 17 supporte un moteur pas à pas 18 auquel est reliée une vis 19 associée à un organe d'actionnement 20 en forme de plaque s'étendant perpendiculairement à la vis 19. L'organe d'actionnement 20 est monté sur la vis 19 pour transformer la rotation de la vis 19 en un déplacement verLical de 'organe d'actionnement 20. L'organe d'actionnement 20 est également monté pour coulisser sur la tige de guidage 16 assure ainsi non seulement une fonction de guidage mais évite en outre la rotation de l'organe d'actionnement 20 lors de la rotation de la vis 19. Le moteur pas à pas 18, la vis 19 et l'organe actionnement 20 constituent un dispositif d'actionnement généralement désigné en 27. organe d'actionnement 20 est relié à la plaque de commande 15 de l'organe de régulation de débit 4 par une tige de liaison 21 rigidement fixée son extrémité supérieure à l'organe diactionnement 20 et à son extrémité inférieure la plaque de commande 15. L'organe d'actionnement 20 porte également une tige de guidage 22 s'étendant verticalement dont l'extré mité supérieure est fixée à l'organe d'actionnement 20 et dont l'extrémité inférieure comporte une butée de fin de course 23. Par ailleurs la tige de commande 10 du clapet 2 est équipé à son extrémité supérieure d'un élément de commande de clapet 24 en forme de plaque s'étendant perpendiculairement à la tige de guidage 22 et monté pour coulisser sur celle-ci. Un ressort 25 est monté autour de la tige de guidage 22 et prend appui à son extrémité supérieure sur l'organe d'actionnement 20 et à son extré mité inférieure sur l'élément de commande de clapet 24. Le ressort 25 réalise ainsi un organe de liaison déformable élastiquement entre l'organe d'actionnement 20 et l'élément de commande 24 du dispositif de commande de clapet comprenant la tige de commande 10 et l'élément de commande 24. Dans la position représentée sur la figure 1 l'organe d'actionnement 20 est en position basse de sorte que la plaque de commande 15 de l'organe de régulation de débit 4 est elle-même en position basse. Selon le mode de réalisation pr#Uéré illustré, la longueur du tube de commande 14 est prévue pour que l'organe de régulation de débit 4 soit alors positionné en dessous de la restriction 5 du corps de vanne 1 de 'façon à permettre un débit ma-ximal à travers la restriction 5. Parallèlement la longueur relative de la tige de commande de clapet 10 est telle que pour cette position de l'organe d'actionnement 20 le clapet 2 soit en appui sur son siège 28 tandis que la plaque de commande 24 est décalée vers le haut par rapport à la butée de fin de course 23. Le ressort 25 est donc comprimé et la force qu'il exerce sur la plaque de commande 24 provoque la mise en appui du générateur de champ 9 contre un épaulement 29 du tube amagnétique 8. Le clapet 2 se trouve ainsi fermement maintenu dans la position de fermeture tandis que l'organe de régulation de débit 4 se trouve dans une position de débit maximal permettant une alimentation de la partie inférieure du corps de vanne 1 sans risque d'emprisonnement de bulle d'air même pour un produit de forte viscosité. C'est dans cette position qu'un cycle de remplis sage est démarré. A partir de cette position le moteur d'actionnement pas à pas 18 est commandé pour tourner dans un sens provoquant une remontée de l'organe d'actionnement 20. Le mouvement vers le haut de l'organe d'actionnement 20 provoque un mouvement immédiat vers le haut de l'organe de régulation de débit 4 et simultanément un mouvement vers le haut de la butée de f in de course 23. Cependant, tant que la butée de fin de course 23 n'est pas en contact avec la plaque de commande 24 le clapet 2 reste fermé. A partir de 1 1 instant où la butée de f in de course 23 est en contact avec la plaque de commande 24 un mouvement ultérieur vers le haut de l'organe d'actionnement 20 provoque une ouverture du clapet 2 par entraînement de la tige de commande 10. La course de la butée de fin de course 23 est déterminée pour qu'au moment ou celle-ci rentre en contact avec la plaque de commande 24 l'organe de régulation de débit 4 soit en regard de la section minimale de la restriction 5. Dans la position juste après le début d'ouverture du clapet 2 qui est illustrée par la f igure 2 la position de l'organe de régulation de débit 4 correspond encore à un débit sensiblement minimal. La pression dynamique du jet de produit s'écoulant de la vis de remplissage est donc faible et l'on évite ainsi la formation de mousse au début du remplissage. Après un court instant permettant d'introduire dans le récipient une quantité de produit suffisante pour amortir le choc du jet sur la surface supérieure du produit contenu dans le récipient, le moteur pas à pas 18 est à nouveau manoeuvré pour poursuivre le déplacement vers le haut de l'organe d'actionnement 20. Dans ce mouvement l'organe de régulation de débit 4 et le clapet 2 se déplacent simultanément vers le haut jusqu'à une position de débit maximal de l'organe de régulation de débit 4 et d'ouverture maximale du clapet 2 comme illustré par la figure 3. Le bec de remplissage reste dans cette position pendant la majeure partie du cycle de remplissage. En fin de remplissage le moteur d'actionnement 18 est manoeuvré dans un sens entraînant un déplacement vers le bas de l'organe d'actionnement 20. Le clapet 2 et l'organe de régulation de débit se déplacent simultanément vers le bas en raison de la force exercée par le ressort 25 qui maintient la plaque de commande 24 en appui contre la butée de fin de course 23. Juste avant la fermeture du clapet 2, 1 1 organe de régulation de débit 4 et de clapet 2 sont à nouveau dans la position représentée sur la f igure 2. Lors de la poursuite du mouvement vers le bas de l'organe d'actionnement 20 le bec de remplissage revient à la position représentée sur la figure 1. Le bec de remplissage est prêt pour un nouveau cycle. Lors du lavage, l'organe d'actionnement 20 est mis en position haute, un bouchon 30 comportant un téton central 31 est mis en place de façon connue en soi à la partie inférieure du corps de vanne 1 puis l'organe d'actionnement 20 est ramené en position basse. Dans cette position illustrée par la figure 4, l'organe de régulation de débit est en position de débit maximal et le clapet 2 est maintenu largement ouvert par le téton 31, ce qui permet un écoulement du produit de lavage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de 1 invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien que l'organe de liaison deformable élastiquement ait été illustré par un ressort disposé autour d'une tige de guidage, on peut remplacer celui-ci par un bloc élastomère disposé entre l'organe de commande 20 et l'élément de commande de clapet 24 et fixé à ceux-ci. De même, bien que dans le mode de realisation illustré la tige de guidage 22 ait été représentée separée de la tige de liaison 21, on peut prévoir de monter l'élément de commande 24 pour coulisser sur la tige de liaison 21, le ressort 25 étant disposé comme précédemment entre l'organe d'actionnement 20 et 1 élément de commande de clapet 24. La butée fin de course peut alors être assurée soit par une bague fixée la tige de liaison 21 en dessous de 1 1 élement de commande de clapet 24 soit par l'extrémité supérieure du tube de commande 14. Bien que l'invention ait été décrite en relation avec un moteur d'actionnement' pas à pas, on peut également réaliser l'invention en remplaçant celui-ci par un vérin ou tout autre moteur d'actionnement. Dans le cas où le produit à conditionner ne nécessite pas l'utilisation d'une commande magnétique, on peut également prévoir une liaison mécanique directe d'une part entre l'organe d'actionnement 20 et l'organe de régulation de débit 4, et d'autre part entre l'elément de commande de clapet 24 et le clapet 2. Bien que le bec de remplissage selon 1 invention ait été illustré avec un seul organe de liaison déformable élastiquement, on peut prévoir plusieurs organes de liaison déformables élastiquement répartis autour de l'axe du dispositif d'actionnement afin d'équilibrer efforts sur l'organe d'actionnement 20. On remarquera que le procédé de mise en oeuvre du bec de remplissage selon l'invention pourrait également s'appliquer a un bec de remplissage comportant un dispositif d'actionnement séparé pour le positionnement de l'organe de régulation de débit 4 et du clapet 2. REVENDICATIONS 1. Bec de remplissage à débit réglable comportant un corps de vanne (1) dans lequel sont montés un clapet (2) relié à un dispositif de commande de clapet (10, 24) et un dispositif de régulation de débit (3) monté en amont du clapet et comportant un organe de régulation de débit (4) associé à un dispositif de commande de régulation (14, 15)relié à un dispositif d'actionnement (27) comportant un organe d'actionnement (20) auquel le dispositif de commande de régulation est relié selon une liaison rigide (21), caractérisé en ce que le dispositif de commande de clapet (10, 24) est relié à l'organe d'actionnement (20) du dispositif de régulation par, un organe de liaison déformable élastiquement (25). 2. Bec de remplissage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un organe (23) limiteur de course du clapet (2) et de l'organe de régulation (4) l'un par rapport à l'autre. 3. Bec de remplissage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe de liaison déformable élastiquement comporte un ressort (25) monté sur une tige de guidage (22) associée à l'organe d'actionnement (20), le ressort ayant une extrémité prenant appui sur l'organe d'actionnement (20) et une extrémité opposée prenant appui sur un élément de commande de clapet (24) monté pour coulisser sur la tige de guidage (22). 4. Bec de remplissage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe limiteur de course comprend une butée de fin de course (23) portée par la tige de guidage (22) de l'élément de commande de clapet (34). 5. Bec de remplissage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d'actionnement (20) comporte un moteur pas à pas (18) associé à une vis d'actionnement (19) coopérant avec l'organe d'actionnement (20). 6. Bec de remplissage selon l'une quelconque revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'organe de liaison déformable (25) est disposé par rapport au dispositif de commande de clapet (26) de façon à permettre un actionnement de l'organe de régulation de débit (4) dans une position de débit maximal ou minimal tandis que le clapet (2) est dans une position fermée. 7. Procédé de mise en oeuvre d'un bec de remplissage selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'à partir d'une position dans laquelle le clapet (2) est fermé, l'organe de régulation (4) est dans une position de débit maximal, il comporte les étapes de : - réduire le débit jusqu'à une position de débit sensiblement minimal, ouvrir progressivement le clapet tout en augmentant de façon correspondante le débit fournit l'organe régulation de débit,# fermer progressivement le clapet en diminuant de façon correspondante le débit fournit par l'organe régulation de débit jusqu'à une fermeture complète du clapet, -remettre l'organe de régulation de débit en position de débit maximal.